Brevet FR2318498A1 — publié le 19770211

La présente invention concerne un dispositif pour l'évacuation par pompage d'ions de getter, destiné à etre utilisé pour des analyses appliquées et de base dans les domaines de la physique, la physico-chimie, les études de cosmos etc ... ainsi que dans des différentes technologies de fabrication dans des domaines, tels que la microélectronique, la métal lurgie à vide, l'isolation électrique à vide, le traitement des métaux etc... On connaît des dispositifs pour l'évacuation par pompage d'ions de getter, dans lesquels l'ionisation est effectuée à l'aide d'un systeme électrostatique du type "Orbitron", tandis que la sublimation s'effectue par bombardement électronique. Ces dispositifs comportent une ou deux sources d'électrons, en forme d'épingle à cheveux, montées à la partie inférieure d'un corps cylindrique au milieu duquel, selon son axe, est montée une anode de sublimation en forme de baguette. Sur l'anode de sublimation est placé un matériau de getter en forme cylindrique dont le diamètre est considérablement plus grand que celui de l'anode de sublimation.Entre la source d'électrons en forme d'épingle à cheveux, qui est une cathode filaire, et l'anode de sublimation est place un écran de protection pour empêcher que des électrons atteignent directement l'anode de sublimation. Cependant, ces dispositifs sont très complexes, ont une faible efficacité d'ionisation et une petite réserve de matériau de getter. De plus, l'anode de sublimation de ces dispositifs cause de manière non continue. Enfin, les dispositifs connus de ce type sont difficiles à actionner lors des pressions élevées. On connait également des dispositifs de ppmpage d'ions de getter (certificat d'auteur bulgare NO 14354) comprenant une anode de sublimation cylindrique disposeeconcentriquement au-dessus d'une source d'électrons. Au dessousldfa source d'électrons ou au-dessus de l'anode sont disposées des électrodes réfléchissantes inférieures et supérieures. Le dispositif ainsi constitué est pris dans u-corp-s métallique placé dans un champs magnétique axial. Les dispositifs de ce type sont difficiles à actionner lors des pressions supérieures à 1O2 Pa. De plus, l'anode de sublimation s'use de manière non-continue. Enfin, ces dispositifs ne disposent que d'une petite réserve de matériau de getter à cause de la distance prédéterminée entre l'anode et l'électrode réfléchissante supérieure. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvenients et d'élaborer un dispositif de pompage d'ions de getter qui dispose d'une réserve relativement grande de matériau de getter, qui use de manière continue l'anode de sublimation et qui est facile à actionner lorsque la pression dépasse 10-2 Pa. Pour ce faire, la présente invention a pour objet un dispositif pour l'évacuation par pompage d'ions de getter dont l'électrode réfiéc1js- sante inférieure est un cylindre creux fixé par sa base à une ouverture d'une plaque. La source d'électrons entoure le cylindre creux de l'électrode refle- chissante inférieure tandis que la base de l'anode de sublimation est deux fois plus petite que sa hauteur. La distance entre la plaque de l'électrode réfléchissante inférieure et l'électrode réfléchissante supérieure est plus grande que 70 mm. te dispositif potir l'évacuation par pompage d'ions de getter conforme à l'invention nécessite des dépenses de fabrication et technologique peu élevées. D'autre part, il présente une grande fiabilité et une vitesse accrue de passage d'ions. L'utilisation d'une électrode réfléchissante de formage permet d'augmenter la longueur de l'anode de sublimation, la réserve de matériau de getter atteignant 10-15g, tandis que la vitesse de pompage des gaz chimiques actifs augmente à cause de la plus grande surface des parois couvertes de matériau inerte. L'anode de sublimation s'use de manière continue aussi bien en régime de fonctionnement normal, qulen régime de start, le coefficient d'utilisation du matériau de getter atteignant 80 %. Un mode de réalisation de la présente invention est décrit ciaprès à titre d'exemple en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue en plan d'un dispositif conforme à la présente invention. Le dispositif pour l'évacuation par pompage d'ions de getter repré senté sur la figure comprend un corps 1, une électrode réfléchissante infé- rieure 2 constituée par un cylindre creux 21 et une plaque 22, une source d'électrons 3, une anode de sublimation 4, une électrode réfléchissante supérieure 5 et un électro-aimant 6. L'anode de sublimation peut avoir un diamètre de 5 à 10 mm et une hauteur de 10 à 60 mm et est disppséeau-dessus de la source d'électrons en forme d'anneau 3 au diamètre de 15 à 40 mm. La source d'électrons 3 est montée sur l'électrode réfléchissante inférieure 2 qui joue le rôle d'une électrode formant un champs électrique. L'électrode 2 est constituée par un cylindre creux dont le diamètre est de 15 à 25mm et dont la hauteur est de 6 à 12 mm et montgpar sa base à l'ouverture de la plaque 22. La distance de la plaque 22 de l'électrode réfléchissante intérieure 2 à la base de l'anode de sublimation 4 est de 20 à 40 mm, et au point le plus bas de la source d'électrons 3 est de 3 à 12 mm. Au-dessus de l'anode de sublimation 4 est monté une électrode réf lé- chissante superieure 5, la distance entre cette derniere et la plaque de l'électrode réfléchissante inférieure 2 étant superieure à 70 mm. Le dispossitif est monté dans le corps I qui représente un cylindre à parois refroidies et qui est entoure par un électro-aimant 6. Entre l'anode de sublimation 6 et la source d'électrons 3 est appliquée une haute tension de 5000 à 10000V. La source d'électrons 3 a un potentiel accélérant positif de 400 à 700 V par rapport aux parois mises à la terre du corps 1, potentiel qui provoque une vitesse maximale d'évacuation par pompage d'ions. L'électro-aimant 6 crée un champ axial continu de 0,01 à 0,024 T. tes processus physiques qui se développent dans le dispositif conforme à l'invention sont les suivants Les électrons issus de la source d'électrons 3, sous l'action combinée des champs électrique et magnétique , se dirigent selon des trajectoires en forme de spirale parallèlement à l'axe vers l'électrode refléchissante supérieure 5, d'oû ils sont réfléchis et, après une multitude d'oscillations, ils arrivent sur l'anode de sublimation selon des trajectoires proches de tangentes à sa surface périphérique. Avec la forme et les dimensions adaptées pour l'électrode réfléchissante inférieure 2, ainsi qu'en tenant compte de la distance entre cette dernière et la source d'électrons 3 et l'anode de sublimation 4, le champs électrique assure un bombardement continu de toute la surface périphérique de l'anode de sublimation 4 avec des électrons, aussi bien dans un régime de fonctionnement normal en présence d'un champs magnétique, que dans un régime de start. Les électrons avec leur énergie chauffent de manière continue toute la surface périphérique en sublimant le matériau de getter sur les parois refroidies du corps I.Le flux d'electrons oscillants ionise les gaz restants. Grace aux phénomènes de non stabilité créé5 par les distances optimales choisies, pour un champs magnétique prédéterminé, entre les élec trodes réfléchissantes supérieure et inférieure 5 et 2, et sous l'action du potentiel d'accélération, les ions obtenus se dirigent vers les parois du corps 1, où ils sont "enfouis" par le matériau de getter déposé. La couche de getter déposée relie les gaz chimiques actifs et les éloigne ainsi de l'espace à vide. Le fonctionnement du dipositif ainsi constaté est le suivant Le régime de start du dispositif commence après évacuation du système jusqu'à une pression inférieure à 1Pa, à l'anode de sublimation 4 étant appliquée une haute tension positive, l'augmentation continue de l'émission provoquant l'évaporation du matériau de getter. Il est à noter que le système n' a pas de champs magnétique et que la source d'électrons 3 est mise à la terre. Le pompage du gaz est du type tout à fait à sublimation. Lorsque la pression devient inférieure à 5 - 10 - 3Pa , on applique le potentiel d'accélération et le champs magnétique axial. On obtient ainsi un pompage des gaz aussi bien du type à sublimation que du type à ions et le dispositif est alors dans un régime de fonctionnement normal. Les pressions limites obtenues sont en fonction de la pureté du matériau de getter et atteignent des valeurs inferieures à 10~5pa Le temps d'actionnement et de 10 à 15 minutes lors d'une pression de start inférieure à I Pa. REVENDICATION Dispositif pour l'évacuation par pompage d'ions de getter, comprenant un corps cylindrique creux, selon'axe duquel sont montées dans l'espace l'une au-dessus de l'autre une électrode réfléchissante inférieure, une source d'électrons en forme d'anneau, une anode de sublimation en forme de cylindre et une électrode réfléchissante supérieure, le corps étant entouré extérieurement par un électro-aimant à champs magnétique longitudinal continu, caractérisé en ce que l'électrode réfléchissante inferieure (2) est réalisée en forme d'un cylindre creux (21) monté par sa base à une plaque (22), la source d'électrons (3) entourant le cylindre creux (21) tandis que la base de l'anode de sublimation (4) est plus de deux fois plus petite que sa hauteur, la distance entre la plaque (22) eut l1électrode réfléchissante supérieure (=' étant supérieure à 70 mm.