[发明专利]轻量化大抽速离子泵

说明书

技术领域

本发明涉及于一种离子泵，尤其涉及一种轻量化大抽速离子泵。

背景技术

离子泵的功能是提供10^-4Pa以下量级的压强，主要是利用潘宁放电原理实现高真空，基本工作原理为：

1.离化与轰击当粗抽泵将管路的气压抽至5×10^-2Pa以下时，离子泵启动，阳极接通6000V的高电压。在高压的作用下，泵体内部存留的气体被电离，生成的离子在电压和磁场的作用下，轰击阴极钛板，溅射出阴极材料钛。

2.反应与填埋经离子轰击，从阴极溅射出来的钛原子团落在阳极或阴极上形成新鲜的钛膜，遇到活性气体便与之反应，生成稳定的化合物，如钛氧化合物或钛氮化合物。惰性气体与钛膜不能生成化合物，若此时恰逢钛原子团降临，惰性气体就可能被掩埋。如果发生这种掩埋的机会少，离子泵对惰性气体的抽速就很低。

氢离子的质量很小，轰击阴极时不能引起阴极材料溅射，而是潜入阴极内部生成钛氢化合物或进入晶格间形成固溶体。

简言之，离子泵不是把气体排出泵外，而是将气体禁锢在泵内。

目前，离子泵的技术已经比较成熟，主要结构包括泵壳体，壳体内有阳极和阴极，壳体上有一个向阳极输入6000V直流高压的真空引线和一个吸入被抽气体的泵口法兰，永久磁铁和导磁铁则包裹在泵壳体的外面，在泵壳体内阴极和阳极处有一个约1500高斯的磁场。

市场上销售的离子泵存在如下问题：

1、离子泵较为笨重，即使是国外知名的产品，20L/s离子泵的重量也在10公斤以上，其中永久磁钢和导磁铁约占总重量的70％。

2、泵体上的真空高压引线只适合在低海拔处工作。而高海拔处空气稀薄，可能引起电弧放电，从而烧毁真空高压引线。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种轻量化大抽速离子泵，解决上述的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种重量轻、便携式，抽速重量比较大的离子泵。

本发明轻量化大抽速离子泵，包括轻量化大抽速离子泵，包括泵体，泵体上设有微型高压电极；泵体内设有阳极筒组件、阴极钛板和磁体部件，磁体部件由磁钢和导磁槽钢组成；所述泵体为钛合金泵体；所述磁钢为钕铁硼磁钢；所述导磁槽钢整体呈矩形框，由两个U形钢板拼接而成，每个U形钢板都是由一底板和位于所述底板两侧的翼板一体成型，从每个翼板的转角处那端到该翼板另一端的厚度在逐渐减小；所述泵体的后侧设置有一个方条，方条的中心与阳极筒组件焊接，方条的两侧焊接凸耳。

进一步的，所述U形钢板为DT4纯铁钢板。

进一步的，所述微型高压电极采用YV2TJ电连接器和GFK-10KV-26导线。

进一步的，所述泵体前侧采用松套法兰与外部气路连接，松套法兰的材质为钛金属。

进一步的，所述松套法兰的边缘部分在现有圆形孔的基础上，开设有若干个腰形孔。

进一步的，所述阳极筒组件的面积为7000mm²。

进一步的，翼板的转角处那端的厚度为4mm，该翼板的另一端的厚度为2mm。

离子泵的结构如上述，减轻重量的具体措施如下：

1.采用钕铁硼作为永久磁钢，重量仅为铁氧体磁钢的三分之一。

2.导磁铁的厚度变化。磁通量大的比较厚，磁通量小的比较薄，保持导磁铁磁通密度近似。

3.泵壳材料以钛合金代替不锈钢，钛的比重仅为不锈钢的60％。同时取消了钛阴极，代之以钛泵壳，这样不仅减轻了重量，而且永久磁钢之间的间隙缩短，磁场强度提高，抽速也因之提高。

4.泵体上设有松套法兰，有若干个腰型孔，减轻重量。

5.选用先进的GFK-10KV-26导线作为高压电缆，进一步减轻重量

通过上述办法设计，使得本发明的离子泵总重量为不高于3kg。特别是经过减重设计的离子泵的磁体部件的磁场强度高于1500高斯，而重量仅为2Kg(较之前的标准产品减轻了一半重量)。实验证明：改进设计制造的离子泵的重量为不大于3kg，外形尺寸为(157±1)×(170±2)×(115±1)(国外进口同类产品重量是11公斤)。

附图说明

图1是本发明轻量化大抽速离子泵的结构示意图；

图2是本发明轻量化大抽速离子泵的剖视图；

图3是图2的俯视图；

图4是磁钢和导磁槽钢的结构示意图；

图5是U形钢板的结构图；

图6是松套法兰的打孔示意图。