[发明专利]改进的高容量吸气泵

说明书

本发明涉及一种改进的高容量吸气泵，该泵适于在诸如一个超真空腔室中或在一个高能粒子加速器中产生和维持真空。

吸气泵在现有技术中是公知的且适于产生和维持真空。在美国专利US3,780,501中所描述的首台商业上成功的吸气泵在一个壳体中采用了一条折褶的金属带子，带子中嵌有吸气金属。在美国专利US3,609,064；3,662,522；3,961,897；4,137,012中描述了这类吸气泵的另外一些例子。虽然这些形式的吸气泵在商业上取得了广泛的成功和得到市场的承认，但其仍有缺陷，即在一个确定的容积内限定了吸气容量。

为增加所述的吸气容量，曾有人提出简单地在泵壳中装入颗粒度与药品行业中所采用的那些(药片)相似的小球状吸气材料，这种球典型地呈直径为5-10mm，高2-10mm的圆柱形。但是，当在壳体中填入这种球时，空气到达松散吸气结构的通道很不理想。另一个限制使用所述小球的缺陷是这些小球有可能形成不希望的松散颗粒，况且在可能的点火期间(尤其是当所用的吸气材料的激活温度低时)，由于吸气材料的可能的高放热性，还会使这种松散结构产生安全问题。

据此，本发明的第一个目的在于提供一种基本上消除一个或更多个上述缺陷的改进的吸气泵。

本发明的另一个目的在于提供一种与现有技术中的吸气泵相比具有更高的每单位容积吸气率的改进的吸气泵。

本发明的再一个目的在于提供一种与现有技术中的吸气泵相比具有更高的每单位容积的吸气量。

本发明的附加目的在于提供一种既不采用折褶的包覆带子亦不用吸气材质球的改进的吸气泵。

参考以下的描述和附图，本发明的其它目的亦可由本领域普通技术人员所了解。

在最广泛的情况下，本发明涉及一种适于在诸如一台高能粒子加速器中和一个超真空腔室中产生和保持真空，所述泵包括许多由不可蒸发的材料所制成的多孔热烧结叶片，该叶片具有：

i)第一主表面；

ii)基本上与所述第一主表面平行且相间距离为0.5-5.0mm的第二主表面；其中将所述叶片布置于一个壳体中且由一条以基本为0.5-10mm的距离而相互分开的相邻叶片的相邻表面所形成的空气通道(空的中间间距)相互分开。

相邻叶片间的空气通道允许空气分子以很快的速度进入多孔的吸气结构，多孔热烧结叶片的高孔隙率相对于折褶的带子和现有技术中的小球(或片)来说较好地提高了空气吸收的效率。

将所述叶片适宜地沿径向排布于所述壳体中，从而以其内端部形成一条内通道。根据本发明的吸气泵进一步还设有一个用于在激活温度下和所期望的工作温度下对叶片进行加热的加热器和一个用于将所述壳体固定于一个真空腔上的法兰盘。

根据本发明的泵的多孔热烧结叶片的形状可以是平面(尤其是矩形和任选的锥形和/或斜的形状)，凹面及其组合。此外，所述叶片的密度为1至5g/cm³，最好是1.5至3.5g/cm³，表面积为0.05至1m²/g(最好为0.1-1m²/g)。

根据本发明的吸气泵可在各种真空装置和设备中用于保持真空，例如，密闭的真空容器(如：用于液体传输管路的杜瓦或真空盒)，粒子加速器(例如同步加速器)和超真空腔室；这种新的吸气泵可维持如10^-6，甚至于10^-12毫巴(10^-10帕)这样高的真空度。

可采用各种不蒸发吸气金属来制造根据本发明的泵，如：锆，钛，铪，钽，钍，铀，铌及其混合物，和这些金属相互间的以及与其它金属的合金，这种合金是或不是金属间化合物。这些吸气金属可以单独或与其它材料混合地-例如与抗烧结剂混合地-使用。用于制造所述多孔热烧结叶片的不可蒸发的吸气金属的示例的但不构成限制的系列如下：

a)如美国专利US3,203,901所述的含84％Zr，其剩余部分为Al的合金；

b)根据美国专利US3,584,253的以Zr，Ta，Hf，Nb，Ti或U为基础的一种金属组分；

c)根据美国专利US3,926,832中例3的以含Zr-Al合金的Zr混合物为基础的一种金属组分；

d)如美国专利US4,071,335中所描述的金属间化合物Zr₂Ni；