[发明专利]改进的高容量吸气泵

说明书

本发明涉及一改进的高容量吸气泵，适于在例如超高真空腔或高能粒子加速器中产生和保持真空。

在本领域中吸气泵是公知的且适于产生和保持真空。如美国专利3,780,501所述，首台在商业上成功的吸气泵曾在壳体中采用内嵌吸气金属的带皱褶的金属带。在美国专利3,609,064；3,662,552；3,961,897和4,137,012中描述了其它的吸气泵的例子。虽然这些已有吸气泵取得了广泛的商业成功和市场认可，但它们仍存在缺陷，如在一给定的容积内具有有限的吸收容量。

为了增加所述吸收容量，有人建议简单地在泵壳体内充填压缩小团形的吸气材料，其尺寸和形状与医药领域的药片相同；这种小团形典型地为一圆柱形，直径5-10mm，高2-10mm。然而，当壳体中充满这种小团时，这种松散的吸气泵结构的气体通道远不能令人满意。另一个限制小团应用的缺点是它们趋于产生不期望的松散的粒子；此外，由于吸气材料在可能的点火过程中产生高的放热的可能，而使这种松散的结构显示出安全问题，当所使用的吸气材料具有低的活化温度时这种问题尤为严重。

因此，本发明的第一个目的是提供一改进的吸气泵；它基本上克服了上述的一个或更多个缺点。

本发明的另一目的是提供一改进的吸气泵，它比现有技术中的吸气泵具有一更高的单体容积吸气率。

本发明的再一个目的是提供一改进的吸气泵，它比现有技术中的吸气泵具有一更高的单位容积吸收容量。

本发明的还一目的是提供一改进的，既不采用带皱褶和涂层的条形也不采用小团形吸气材料的吸气泵。

通过下面的叙述和附图，本发明的其它目的对本领域技术人员将变得很明显。

从广义上讲，本发明涉及一种改进的高容量吸气泵，它适于在例如高能粒子加速器和超高真空腔中产生和保持真空，所述泵包括多个由非蒸发吸气材料制成的多孔烧结堆集的环形物(平盘)并具有；

i)具有一中心孔的第一平面；

ii)第二平面(相对所述第一表面具有一较大的中心孔)，它基本上平行于第一表面，并与之相距一大约1-10.5mm(最好为2一10mm)的距离“d”；

iii)第三中间平面，它基本上平行于所述第一和第二平面，并位于所述第一和第二平面之间，且距所述第一平面一大致0.5-5.0mm的厚度“t”，并具有一与所述第一平面的孔基本同心的孔；

其中，下一个环形物的第一平面与前一环形物的第二平面接触；下一环形物的第一平面与前一环形物的第三(中间)平面由一导气区(中间空间)隔开，导气区的高度“c”为0.5-10mm(最好1-5mm)，其中，“t”，“d”和“c”的值相互满足如下关系式：

                d＝t+c

所述导气区允许气体分子快速进入多孔吸气结构中，多孔烧结环形物的较高的气孔率可较好地改进吸气效率(相对于现有技术中的皱褶条形物和小团或片状物)。

所述环形物适于在壳体中堆积，并以其孔的边缘限定一内通道。根据本发明的吸气泵还装备有一加热器，用于在激活温度及要求的工作温度对环形物进行加热，并具有一将所述壳体固定到一真空容器上的法兰盘。

根据本发明泵的多孔烧结环形物可具有环形、椭圆形、多边形和其结合的形状(随机地为锥形和/或斜角形)。此外，所述环形物的密度为1至5g/cm³并最好为1.5至3.5g/cm³，其表面积为0.05至1m²/g(最好0.1-1m²/g)。

根据本发明的吸气泵可在众多的真空装置和设备中用来保持真空，例如密封真空容器(如流体传送管的真空瓶或真空套)，粒子加速器(如同步加速器)和超高真空腔。这种新型吸气泵可使真空度达到10^-6甚至10^-12mbar(10^-10Pa)。

可用来制造根据本发明的泵的不蒸发的吸气材料的范围很广，例如，锆，钛，铪，钽，钍，铀，铌，它们的混合物和这些金属相互之间的以及与其它金属的合金，这些合金是或者不是金属间化合物。这些吸气材料可单独使用或与其它材料，例如与抗烧结剂混合使用。作为举例并不作为限定的用于制造所述多孔烧结环形物的非蒸发吸气材料的系列包括：

a)一种合金包含84％的Zr，其余为Al，如美国专利3,203,901中所述；

b)根据美国专利3,584,253的一金属混合物，由Zr，Ta，Hf，Nb，Ti或U混合而成；