专利名称：一种三极溅射离子泵结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于真空电子设备领域，特别涉及一种用于电真空器件制造 过程中的三极溅射离子泵结构。
技术背景在电真空器件的制造过程中，为维持真空电子器件在储存和工作中必要 的真空度常使用各种吸气剂和钛泵。它们不仅吸收电子器件内的残余气体， 而且也吸收器件内零部件逐步放出的气体。在电真空器件从排气台上封离下 来后，就要让钛泵工作，将专用的钛泵电源引出线接入钛泵各电极，即可使钛泵抽气。在电真空器件中使用的钛泵多数为二极型溅射离子泵，它是由两块阴极 板，通常是钛板， 一个具有蜂窝状结构的阳极，两块阴极板分别位于阳极两 侧，组成泵的电极结构，再加泵壳和外加的永久磁铁，就组成了钛泵。永久磁铁位于阴极外侧，磁场方向B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。溅射出来的钵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。但以离子态到达阴 极的气体分子很可能因离子的连续轰击而解吸，对惰性气体尤其如此。因而， 二极溅射离子泵对惰性气体的抽速不但很低，而且每隔一定时间还显示出规 则的压力脉冲，对氩气有不稳定性。因此存在着的惰性气体是影响二极型溅射离子泵的极限压力的主要因素。鉴于此，就需要考虑一种提高抽速和稳定性的新型泵。 发明内容本实用新型需要解决的技术问题是，针对已有的二极溅射离子泵对惰性 气体抽速不高并且经常出现规则压力脉冲和不稳定性问题，影响发挥泵的抽 气作用。为了克服这些缺陷，就要重新设计一种具有充分抽气作用的泵结构。 本实用新型的目的，就是提供一种三极溅射离子泵结构。本实用新型的出现 是基于以下理解造成二极溅射离子泵对惰性气体抽速不高的原因是被掩埋 在阴极的气体因离子的连续轰击而解吸。所以解决问题的关键是如何使掩埋 有惰性气体的钛阴极尽可能少的避免离子的连续轰击。鉴于离子在轰击钛阴 极引起的强烈溅射的无方向性，可将钛阴极做成具有穿透性的栅网形式。这 样就会有一部分溅射出的钛原子越过钛阴极，如果在阴极的外层加一个离子 收集极就能使越过钛阴极的钛原子沉积在上面，从而牢固地覆盖住粘附在收 集极上的惰性气体分子。这部分被吸附的气体就可以避免受到离子的连续轰 击而解吸，从而可以大大提高泵体对惰性气体的抽速。由此便提出了一种三 极型的溅射离子泵。但是，即使将钛阴极做成栅网的形式，在离子轰击阴极 时还是会有一部分惰性气体被掩埋在阴极的表面。这部分被掩埋的气体就可 能因离子的连续轰击而解吸，从而降低泵体的抽速。可以采用在阴极的栅丝 上开槽的办法来解决这个问题。阴极栅丝开槽后，离子斜射槽的壁上产生强 烈的溅射，而槽底所受的离子轰击微弱，因槽壁的强烈溅射而沉积，将粘附 在槽底的惰性气体分子掩埋起来。本实用新型所采用的技术方案如下， 一种三极溅射离子泵结构，其特征 在于，它是由一个置于中心的加正电位的阳极、其两侧各有一个加负电位的 栅网状阴极、阴极外侧设有零电位的离子收集极组成。所述栅网状阴极还在 栅丝上刻有槽沟。通过在钛阴极的栅丝上刻槽的方法，解决了吸附在栅丝上 的惰性气体因受到离子的连续轰击而解吸的问题。在栅丝上刻槽后，槽底受到轰击的几率降低，离子大部分轰击在槽壁上，而惰性气体被牢牢吸附在槽底。基于以上理解，就提出了上述这种开槽溅射阴极的结构。在泵体中使用 这种结构的阴极不但可以提高钛泵对惰性气体抽速，而且可以避免由于解吸 导致的压力脉冲问题。本发明的有益效果为这种带栅网及槽缝状阴极的三极钛泵，呈现出比 二极钛泵具有更高的抽气速率和对惰性气体的稳定性，改进了真空器件内部 的状态。
图1为三极溅射离子泵方案实施示意图。图2为三极溅射离子泵抽气机理示意图。
具体实施方式
参照图1，表示三极溅射离子泵方案实施示意图。图中，1为一个置于中 心的加正电位的阳极，其两侧各有一个加负电位的栅网状阴极2，阴极外侧 设有零电位的离子收集极3。所述栅网状阴极还在栅丝上刻有槽沟4。参照图2，表示三极溅射离子泵抽气机理示意图，在阳极筒内发生的物 理过程，可以分解成七个步骤展开说明。1) 图中A表示在低压下，当阴极和阳极间加上高压时，引起场致发射。2) 图中B表示在电场、磁场作用下电子做螺旋运动。3) 图中C表示电子与气体分子碰撞产生正离子和二次电子，引起雪崩效应。4) 图中D表示正离子轰击钛阴极，溅散出钛原子落在阳极筒上，形成新鲜钛膜。5) 图中E表示正离子轰击钛阴极的栅丝旁，溅射出的钛原子落在离子收集 极上，覆盖住粘附在上面的惰性气体。6) 图中F表示正离子轰击钛阴极的槽壁上产生强烈溅射，溅射出的钛原子 沉积在槽的底部，覆盖住粘附在上面的惰性气体。7) 图中G表示活性气体与新鲜钛膜反应形成化合物，化学吸附在阳极筒内壁。
权利要求1.一种三极溅射离子泵结构，其特征在于，它是由一个置于中心的加正电位的阳极、其两侧各有一个加负电位的栅网状阴极、阴极外侧设有零电位的离子收集极组成。
2. 根据权利要求l所述的三极溅射离子泵结构，其特征在于，所述栅网状 阴极，在栅丝上还刻有槽沟。
专利摘要一种三极溅射离子泵结构，属于真空电子设备领域，它是由一个置于中心的加正电位的阳极、其两侧各有一个加负电位的栅网状阴极、阴极外侧设有零电位的离子收集极组成。栅网状阴极还在栅丝上刻有槽沟。这种带栅网及槽缝状阴极的三极钛泵，呈现出比二极钛泵具有更高的抽气速率和对惰性气体的稳定性，改进了真空器件内部的状态。
文档编号C23C14/42GK201106064SQ200720175720
公开日2008年8月27日 申请日期2007年9月28日 优先权日2007年9月28日
发明者任振国, 侯信磊, 吴华夏, 荣 李, 赵艳珩, 邓清东 申请人:安徽华东光电技术研究所