溅射离子泵的磁轭组件制造技术

技术编号:22646587 阅读:60 留言:0更新日期:2019-11-26 17:18
本发明专利技术公开了一种溅射离子泵的磁轭组件,包括磁钢、轭铁和不锈钢定位板,磁钢分成两组,分别在两块轭铁的中间安装3层磁钢,中间两层,上下各两层,该结构简单紧凑,漏磁少,磁场均匀,并可以明显提高离子泵的中心磁场强度。

Yoke assembly of sputter ion pump

The invention discloses a magnet yoke assembly of sputtering ion pump, which comprises magnet steel, yoke iron and stainless steel positioning plate. The magnet steel is divided into two groups. Three layers of magnet steel are respectively installed in the middle of two yoke irons, two layers in the middle, two layers in the upper and two layers in the lower. The structure is simple and compact, with less magnetic leakage and uniform magnetic field, and can significantly improve the central magnetic field strength of ion pump.

【技术实现步骤摘要】
溅射离子泵的磁轭组件
本专利技术属于溅射离子泵的配件
,具体来说,本专利技术涉及一种新型的磁轭组件,为二极溅射离子泵或三极溅射离子泵提供均匀、稳定、高强度的磁场。
技术介绍
溅射离子泵具有清洁、无油的优点,是当前国内外获得超高真空、极高真空主流的真空获得设备。目前我国探月工程及后续深空探测任务的开展,对超高真空环境模拟提出了新的需求,高灵敏度的质谱分析技术也依赖于超高真空环境。此外,随着我国综合国力的不断增强,高能物理、核工业、分析仪器、医疗设备等领域对溅射离子泵的需求迅猛增加。虽然国内外有较为成熟的溅射离子泵产品,但离子泵对惰性气体、氢气抽速能力差的问题尚未得到解决,并且国产离子泵性能指标与国际高端品牌还有很大差距。溅射离子泵是根据潘宁放电原理制造的泵,其内部结构一般是有两个钛阴极板,在阴极板之间有很多排列成蜂窝筒状的阳极,当电源给离子泵供电后,距离很近阴阳极之间产生较高的电场,空间中的电子被加速并轰击中性气体分子,中性气体分子被电离并产生正离子和新的电子。正离子被加速并轰击钛阴极板,将钛原子溅射出来,新鲜的钛原子具有非常强结合能力,能够物理吸附和化学反应空间中的气体分子。同时钛原子在器壁表面会形成一层钛膜,不断新生的钛膜能够将吸附在器壁表面的气体分子进行掩埋。使得空间中的气体分子不断减少,进而实现抽空的目的。而在阴极的两端施加的磁场是为了增加电子运动路径,能够有更多的几率与中性气体分子碰撞。为了减少磁力线的损耗,一般需要在两块磁钢上安装一块环形的轭铁一般为纯铁。溅射离子泵的性能主要由离子泵的泵体结构、磁轭结构、选用材料、生产过程中的工艺处理、电源控制系统等方面决定。磁轭结构的好坏能够直接影响到两块钛阴极间磁场的均匀性,磁场强度大小,电子碰撞效率、离子泵重量、离子泵抽速、离子泵的抽速质量比以及加工生产成本等重要参数。而传统的环形磁轭有一个明显的缺点:环形的轭铁极大的增加了离子泵的重量,同时也增加了生产成本;抽气区域内的磁场不均匀,只有中心位置的磁场能够维持潘宁放电能力,而抽气单元的边缘磁场强度衰减严重,不足以维持潘宁放电,使得离子泵抽气能力下降严重,进而降低了离子泵的性能指标。因此,非常有必要提供一种稳定且高强度磁场的磁轭组件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种溅射离子泵的磁轭组件,为二极/三极型溅射离子泵提供稳定、高强度的磁场。本专利技术采用了如下的技术方案:溅射离子泵的磁轭组件,包括偶数个磁钢、两块轭铁、定位片和中间层固定片,其中磁钢具有相同尺寸和磁能积,其中,井字形溅射离子泵的泵壳左右两侧各设置一块竖直的轭铁,轭铁分别与井字形一侧形成上下轴对称的容纳磁钢的空间,井字形中间内凹部分上下轴对称形成容纳若干磁钢的中央空间,其中,若干磁钢分别安装在上下方向的两侧空间和中央空间中,两侧各容纳一块磁钢,中央空间容纳多块磁钢,泵壳的左右两次磁轭同样为对称结构,零件组成完全一致,其中,所有磁钢和磁轭整体沿着泵壳外侧轴向形成封闭的磁力线回路。其中,泵壳一侧的磁轭由上下两块磁钢、一块轭铁以及两个定位板形成,平放在轭铁上的两块磁钢磁极方向相反,磁钢依靠磁性吸引力紧紧吸附在轭铁上,磁钢在轭铁平板上水平方向的紧固或限制是通过定位板完成的,定位板通过螺钉拧紧在轭铁平面上。进一步地,轭铁平板上的两块磁钢垂直水平面方向的磁性磁极互为相反,即一块为N极,另一块为S极。其中,泵壳的另一侧的磁轭结构和左侧的磁轭结构完全一致。其中,井字形泵壳中间内凹部分的磁轭位于泵壳中间内空间内,中间层磁轭是由偶数块磁钢和对应数量的中间层固定片组成,并分为上下两组,每组为所述偶数块一半数量的磁钢叠放在一起,并用对应数量的中间层固定片紧固在泵壳的内凹中间空间中。其中,泵壳的上下内凹中间空间两侧相邻的突出空间内放置一组或多组抽气单元。进一步地,抽气单元可以是二极泵抽气单元也可以是三极泵抽气单元。泵壳的材料必须选用无磁钢材或低磁钢材,如316L不锈钢等。优选地,若干块磁钢为8块磁钢,磁钢磁极的安装顺序应满足:泵壳上下“凹”型的磁力线方向相反。例如:假设磁力线从左侧磁轭的下方磁钢的N极发出,穿透泵壳到达中间层磁轭下方的两块磁钢;再从中间层磁钢的N极发出,穿透泵壳抵达右侧磁轭下方磁钢的S极;右侧磁轭下方磁钢的磁力线从轭铁传导至右侧磁轭上方的磁钢;右侧磁轭上方的磁钢从N极发射磁力线先后抵达中间层磁轭的上方磁钢和左侧磁轭的上方磁钢,再经左侧磁轭的轭铁传导至左侧磁轭的下方磁钢;至此磁轭组件上的8块磁钢和2块轭铁构成一个“口”字型磁力线闭合回路。其中,磁钢的材料可以选择铁氧体、衫钴、铷铁硼等,定位板的材料为316L不锈钢,轭铁的材料为纯铁,如DT4。本专利技术的磁轭组件,能够提升离子泵的抽速重量比值,简化泵的结构,方便加工,提升抽气单元磁场强度的同时使得磁场更加均匀。本专利技术的优点包括以下几个方面:18块磁钢在水平方向上形成的4个空白区安装抽气单元的磁场强度大,磁场相对于2块磁钢形成的磁场区更加均匀,可以提升离子泵的抽速;22组方向相反的磁钢和2块DT4软铁可以组合成一个闭合的磁路,减低了磁能的泄漏,降低了轭铁的使用量,增加了泵的抽气空间,可以放置更多的抽气单元,进而进一步增加了抽速;32块轭铁较通常的环形轭铁,可以很好的降低离子泵的重量,提高了抽速和泵重的比值。附图说明图1为本专利技术一具体实施方式中磁轭组件整体结构示意图。其中:1、轭铁;2、泵壳;3、固定螺母孔;4、螺钉;5、磁力线;6、抽气单元;7、磁钢;8、磁钢;9、磁钢;10、磁钢;11、磁钢、12、磁钢;13、磁钢;14、磁钢。图2是本专利技术一具体实施方式中泵壳左侧磁轭的结构示意图。其中:15、定位片;16、安装孔。图3是本专利技术一具体实施方式中磁轭组件的三维结构示意图。其中:17、是中间层磁钢定位板。图4是本专利技术的磁轭仿真中参考线的选取示意图。其中:18、X轴线垂直于水平面方向上;19、Y轴线垂直方向上。图5是本专利技术的两块磁钢中间用于安装抽气单元的宽边X轴方向上磁场强度变化图。图6是本专利技术的两块磁钢中间的长边Y轴方向上磁场强度变化图。具体实施方式以下介绍的是作为本专利技术所述内容的具体实施方式,下面通过具体实施方式对本专利技术的所述内容作进一步的阐明。当然,描述下列具体实施方式只为示例本专利技术的不同方面的内容,而不应理解为限制本专利技术范围。通常,溅射离子泵中使用的轭铁为环形,环形内部包含2块磁钢。2块磁钢的中间空白区安装有抽气单元。而本专利技术的一具体实施方式中,采用2块轭铁中间安装8块磁钢,并分成3层。8块磁钢可以形成4组离子泵抽气单元。参照图1,图1为本专利技术一具体实施方式中磁轭组件整体结构示意图。其中,溅射离子泵的磁轭组件,包括8个铷铁硼磁钢7、8、9、10和11、12、13、14,两块DT4轭铁1、定位片和中间层固定片,其中铷铁硼磁钢7、8、9、10和11、12、13、14具有本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.溅射离子泵的磁轭组件,包括偶数个磁钢、两块轭铁、定位片和中间层固定片,其中磁钢具有相同尺寸和磁能积,其中,井字形溅射离子泵的泵壳左右两侧各设置一块竖直的轭铁,轭铁分别与井字形一侧形成上下轴对称的容纳磁钢的空间,井字形中间内凹部分上下轴对称形成容纳若干磁钢的中央空间,其中,若干磁钢分别安装在上下方向的两侧空间和中央空间中,两侧各容纳一块磁钢,中央空间容纳多块磁钢,泵壳的左右两次磁轭同样为对称结构,零件组成完全一致,其中,所有磁钢和磁轭整体沿着泵壳外侧轴向形成封闭的磁力线回路。/n

【技术特征摘要】
1.溅射离子泵的磁轭组件,包括偶数个磁钢、两块轭铁、定位片和中间层固定片,其中磁钢具有相同尺寸和磁能积,其中,井字形溅射离子泵的泵壳左右两侧各设置一块竖直的轭铁,轭铁分别与井字形一侧形成上下轴对称的容纳磁钢的空间,井字形中间内凹部分上下轴对称形成容纳若干磁钢的中央空间,其中,若干磁钢分别安装在上下方向的两侧空间和中央空间中,两侧各容纳一块磁钢,中央空间容纳多块磁钢,泵壳的左右两次磁轭同样为对称结构,零件组成完全一致,其中,所有磁钢和磁轭整体沿着泵壳外侧轴向形成封闭的磁力线回路。


2.如权利要求1所述的磁轭组件,其中,泵壳一侧的磁轭由上下两块磁钢、一块轭铁以及两个定位板形成,平放在轭铁上的两块磁钢磁极方向相反,磁钢依靠磁性吸引力紧紧吸附在轭铁上,磁钢在轭铁平板上水平方向的紧固或限制是通过定位板完成的,定位板通过螺钉拧紧在轭铁平面上。


3.如权利要求1所述的磁轭组件,其中,轭铁平板上的两块磁钢垂直水平面方向的磁性磁极互为相反,即一块为N极,另一块为S极。


4.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员:窦仁超崔寓淏闫荣鑫孙立臣孟冬辉喻新发洪晓鹏窦威周雪茜
申请(专利权)人:北京卫星环境工程研究所
类型:发明
国别省市:北京;11

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