一种溅射离子泵的制作方法

本实用新型涉及一种溅射离子泵，具体涉及一种两个进气口的溅射离子泵。

背景技术：

现有技术中，溅射离子泵主要是由两块阴极板、一个具有蜂窝状结构的阳极、永久磁铁和泵体组成的真空泵。其中，两块阴极板分别位于阳极的两侧，组成泵的电极结构。永久磁铁位于阴极外侧，磁场方向与电场方向平行。在 1000～2000高斯的磁场感应强度下，阴极和阳极之间加3～7千伏直流电压后放电，在电磁场的磁约束下能在1.0×10^-2帕的压力以下维持放电，这种放电称潘宁放电。放电时，电子在阳极筒内作轮滚往复运动，大大增加电子运动路程，能保证很高的电离效率。气体分子被电离后产生的离子向钛阴极加速。离子的能量很大，冲击阴极时能引起强烈的溅射。溅射出来的钛原子沉积在阳极筒内壁和阴极遭受离子轰击较少的部位，形成的新鲜钛膜在阳极筒内壁上吸附活性气体和亚稳态的惰性气体，在阴极溅射不剧烈的部位掩埋惰性气体，应此获得极高的真空环境。溅射离子泵是一种无污染的超高真空泵，极限压力可达10^-7～10^-9帕。现有技术中的溅射离子泵多为矩形结构，一般由一个阳极筒和2块阴极板构成一个抽气单元，磁铁位于抽气单元的两侧，离子通过进气法兰和被抽容器相连，来获得高的真空环境。

随着非蒸散型吸气剂(NEG)的出现和发展，出现了将NEG组件添加到溅射离子泵体内构成的复合溅射离子泵。复合离子溅射离子泵能提高抽速，并且能够将极限真空提高1～2个数量级。

现有的经典溅射离子泵，其通常垂直安装在束流管道上，安装需要较大空间，同时离子泵的抽速受单抽口流导限制，其有效抽速受限。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是现有技术的溅射离子泵安装需要较大空间，同时抽速受单抽口流导限制，有效抽速受限。

本实用新型提出一种溅射离子泵，包括：泵体，所述泵体包括筒部和两个安装在筒部两端的盖板，所述筒部和盖板围成腔体，所述泵体设有两个进气口，所述进气口与所述腔体连通；至少一个抽气单元，所述抽气单元包括阳极筒和两个分设在阳极筒两端的阴极板，所述抽气单元固定在泵体内部；永磁体，所述永磁体设置在抽气单元外侧，并在两个阴极板和阳极筒区域内形成磁场，用于给所述抽气单元提供磁场环境；以及高压头，所述高压头与抽气单元电连接，用于给抽气单元提供电场。

根据本实用新型的一种具体实施例，还包括导磁体，所述永磁体设置在泵体筒部外部；所述泵体的两个盖板外分设有所述导磁体，用于和所述永磁体一起为所述抽气单元提供封闭的磁场环境。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述永磁体采用钐钴强磁耐高温磁铁制成，所述导磁体采用纯铁制成。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述筒部为圆筒形，所述盖板为圆形，所述进气口开设在盖板上。

根据本实用新型的一种具体实施例，两个所述盖板上分别设置有一个进气口，两个所述进气口位于筒部的中心线上。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述进气口设置有法兰，所述高压头与盖板连接。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述抽气单元中的磁场方向与电场方向平行。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述泵体内壁涂有1m的吸气剂薄膜。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述阳极筒采用不锈钢制成，所述阴极板采用钛金属制成。

根据本实用新型的一种具体实施例，所述阳极筒接地，所述阴极板通过高压头施加负偏压，所述阳极和阴极之间的直流电压范围是3～7千伏。

依据上述实施例的一种溅射离子泵，具备两个抽气口，抽气口可同时和抽气管道进行连接，消除了泵口段对抽速的影响，因而具备更大的抽速；和经典离子泵比较，本实用新型的溅射离子泵可以在束流管道中串接，节省安装空间，适合在束流管道上规模化使用。

附图说明

图1为一种实施例的溅射离子泵结构示意图；

图2为一种实施例的溅射离子泵结构俯视示意图；

图3为一种实施例的溅射离子泵磁场分布示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

在本实用新型实施例中，提出一种溅射离子泵，在离子泵工作原理基础上，通过改变经典离子泵的结构特征，可以获得更高的抽速。

实施例一：

请参考图1，在本实施例中，一种溅射离子泵包括泵体8，至少一个抽气单元，永磁体7和高压头3。其中，泵体8包括筒部和两个安装在筒部两端的盖板，筒部和盖板围成腔体；泵体8设有两个进气口1，进气口1和泵体的腔体连通。在本实施例中，具有两个抽气口1的溅射离子泵可以直接安装在粒子加速器的束流管道上，与现有技术中通过一个抽气口垂直于束流管道安装的溅射离子泵相比，可以提供更高的抽速和更好的极限真空，而且节约安装空间。抽气单元包括阳极筒5和两个分设在阳极筒两端的阴极板4。该抽气单元固定在泵体8的内部。在本实施例中，两块阴极板4平行安装在泵体内部的径向两端，并通过高压绝缘陶瓷与阳极筒相连。永磁体7设置在抽气单元外侧，并在两个阴极板和阳极筒区域内形成磁场，用于给抽气单元提供磁场环境。高压头3与抽气单元电连接，安装在泵体8的外部径向一端盖板上，用于给抽气单元提供电场。

在本实施例中，溅射离子泵还包括导磁体2。永磁体7设置在泵体8筒部外部，泵体8的两个盖板外分别设有导磁体2，用于和永磁体7一起为抽气单元提供封闭的磁场环境，该结构可以减少漏磁影响并可以提高抽气单元的抽速，磁力线分布所示如图3中虚线所示。

在本实施例中，导磁体2的材料是纯铁。永磁体7的材料是钐钴强磁耐高温磁铁，上下两端分别是N和S级。磁场强度范围是1000～2000高斯。永磁体 7的工作温度范围是0～350℃。

在本实施例中，泵体8的筒部为圆筒形，两端的盖板为圆形，进气口1开设在盖板上。在这样的结构中，永磁体7可以为环形永磁体。和经典溅射离子泵比较起来，环形结构更耐压，因此外壁可以可做得更薄，减轻整体泵的重量。在其他的实施例中，泵体8的筒部也可以为矩形、正方形或其他形状，对应两端的盖板为矩形、正方形或其他形状。

在本实施例中，进气口1为两个，泵体8的两个盖板上分别设置有一个进气口1，两个进气口位于泵体8筒部的中心线上。

在本实施例中，进气口1设置有法兰，用于与其他部件连接。当溅射离子泵通过法兰安装在束流管道中，进气口1与抽气单元形成抽气管道。且泵体8 为环形结构，每个抽气单元和抽气管道直接连通，具备更有效的抽气回路。

如图3所示，本实施例中，抽气单元中的磁场方向与电场方向平行。

在本实施例中，泵体8的内壁6涂有1μm的吸气剂薄膜。吸气剂薄膜在加热至200℃，并且持续加热4小时左右的条件下可以激活。激活后的吸气剂薄膜能够额外提供0.5L/cm²的抽速。当泵体8为圆筒形时，泵体内壁6为环形结构，表面无凸起，焊接地方少，且溅射离子泵的内部结构简单，方便而且高效的对泵体8的内壁6大面积的镀吸气剂(NEG)薄膜。

在本实施例中，阳极筒5的材料是不锈钢，阴极板4的材料是钛金属。用于给抽气单元提供电场。溅射离子泵工作时，将阳极筒5接地，阴极板4通过高压头3施加负偏压，阳极5和阴极4之间的直流电压范围是3～7千伏，为抽气单元提供有效电场。

实施例二：

请参考图1，在本实施例中，溅射离子泵的泵体8为圆筒形结构，从A-A方向的俯视图如图2所示，其中包括12个抽气单元9，每个抽气单元9由一个阳极筒5和两个阴极板4组成。每三个抽气单元9固定在一起，构成一个抽气组件10，便于抽气单元在泵体内的安装和拆卸。12个抽气单元9构成4个抽气组件，围绕着泵体8的中心线均匀对称布置在溅射离子泵的内部，抽气单元9的中心线与泵体8的中心线平行。永磁体7设置在泵体8筒部外部，泵体8的两个盖板外分设有导磁体2，导磁体2用于和永磁体7一起形成封闭磁场，为抽气单元9提供封闭的磁场环境。溅射离子泵的泵体8上有两个进气口1，两个盖板上分别设置有一个进气口1，两个进气口1位于泵体8筒部的中心线上。泵体8 的一个盖板上安装有高压头3，高压头3与抽气单元9电连接，用于给抽气单元 9提供电场。在本实施例中，阳极筒5接地，阴极板4通过高压头施加负偏压。在本实施例中，抽气单元9中的电场方向与磁场方向平行，且抽气单元9与两个进气口1共同组成抽气管道，用于提供更高的抽速。

依据上述实施例的一种溅射离子泵，具备两个抽气口，抽气口可同时和抽气管道进行连接，消除了泵口段对抽速的影响，因而具备更大的抽速；和经典离子泵比较，本实用新型的溅射离子泵可以在束流管道中串接，节省安装空间，且泵体内压强均匀，适合在束流管道上规模化使用。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。