покрытие из геттерного металлического сплава, а также установка и способ для его получения

Формула изобретения

1. Покрытие из неиспаряющегося геттерного металлического сплава (2) для внутренней стенки (3) сверхвысоковакуумного сосуда (4), причем геттерный металлический сплав (2) содержит по меньшей мере один геттерный металл, имеющий температуру плавления выше 1500°С и температуру испарения выше 3000°С, отличающееся тем, что покрытие (1) из геттерного металлического сплава не обременено включениями благородных газов и содержит продукт напыления металлического сплава из не содержащей благородных газов плазмы (6) геттерного металлического сплава, причем этот геттерный металлический сплав (2) имеет температуру активирования между 120 и 500°С.

2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что геттерный металлический сплав (2) содержит титан, цирконий и/или ванадий.

3. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что геттерный металлический сплав (2) содержит титан, цирконий и/или гафний.

4. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что геттерный металлический сплав (2) содержит ванадий, цирконий и/или гафний.

5. Покрытие по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что геттерный металлический сплав (2) имеет температуру активирования ниже 200°С и выше 120°С.

6. Покрытие по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что геттерный металлический сплав (2) имеет температуру активирования выше 250°С и вплоть до 500°С.

7. Установка для получения покрытия из геттерного металлического сплава на внутренней стенке покрываемого высоковакуумного сосуда, содержащая генератор плазмы металла с поджигающим электродом, катодом, поджигающим электродом и анодным элементом, отличающаяся тем, что катод выполнен в виде по меньшей мере одной катодной проволоки из геттерного металлического сплава, а анодный элемент выполнен клеткообразным, при этом установка имеет изолирующий элемент, генератор импульсов зажигания, вакуумные вводы (18) и (20), устройство подачи напряжения с устройством переключения катодного потенциала для приложения катодного потенциала через вакуумный ввод (18) к катодной проволоке, для приложения высоковольтного импульса зажигания через высоковольтный вакуумный ввод (20) к поджигающему электроду и для подключения анодного потенциала к покрываемому высоковакуумному сосуду и к клеткообразному анодному элементу, причем поджигающий электрод и катодная проволока соединены соответственно с генератором импульсов зажигания и с катодным потенциалом и расположены на изолирующем элементе на некотором расстоянии друг от друга, а клеткообразный анодный элемент окружает находящийся на расстоянии (d) от него изолирующий элемент и выполнен с возможностью подключения к анодному потенциалу, причем изолирующий элемент и окружающий его анодный элемент во время нанесения покрытия расположены во внутреннем пространстве покрываемого высоковакуумного сосуда.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что изолирующий элемент с катодной проволокой и поджигающим электродом образуют головку металлоплазменного напыления, которая расположена с возможностью перемещения в условиях высокого вакуума во внутреннем пространстве покрываемого высоковакуумного сосуда.

9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что она содержит ползунковый высоковакуумный ввод для обеспечения линейного перемещения головки металлоплазменного напыления во внутреннем пространстве покрываемого высоковакуумного сосуда.

10. Установка по п.7, отличающаяся тем, что изолирующий элемент выполнен в виде изолирующего стержня (24), на наружную поверхность которого навита катодная проволока, при этом изолирующий стержень с поджигающим электродом и окружающим их анодным элементом образуют стержень металлоплазменного напыления, который размещен во внутреннем пространстве покрываемого высоковакуумного сосуда.

11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что изолирующий стержень (24) имеет конусность (26) в осевом направлении, радиус которой увеличивается в осевом направлении к его концевому торцу.

12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что изолирующий стержень (24) имеет угол конусности =(1-15)°.

13. Установка по любому из пп.8-12, отличающаяся тем, что она содержит вращающийся высоковакуумный ввод (28) для стержня металлоплазменного напыления и/или головки металлоплазменного напыления.

14. Установка по любому из пп.8-12, отличающаяся тем, что она содержит опорный фланец для стержня металлоплазменного напыления и/или головки металлоплазменного напыления, который выполнен с возможностью фланцевого крепления высоко вакуумно-герметичным образом на покрываемом высоковакуумном сосуде.

15. Установка по любому из пп.7-12, отличающаяся тем, что клеткообразный анодный элемент выполнен в виде проволочной сети.

16. Установка по любому из пп.7-12, отличающаяся тем, что клеткообразный анодный элемент выполнен в виде перфорированного листа.

17. Установка по любому из пп.7-12, отличающаяся тем, что анодный элемент содержит тугоплавкий металлический сплав, имеющий температуру плавления выше 1500°С и температуру испарения выше 3000°С.

18. Установка по любому из пп.7-12, отличающаяся тем, что анодный элемент содержит геттерный металлический сплав, который имеет более высокую температуру испарения, чем катодная проволока.

19. Установка по любому из пп.7-12, отличающаяся тем, что поджигающий электрод размещен на концевом торце (27) изолирующего элемента, расположенном в покрываемом высоковакуумном сосуде.

20. Установка по любому из пп.7-12, отличающаяся тем, что поджигающий электрод выполнен в виде центральной металлической пластины, расположенной на концевом торце (27) изолирующего элемента, который выполнен в виде цилиндрической керамической трубки с подводящей проволокой к центральной металлической пластине, расположенной в осевой области (32) изолирующего элемента.

21. Установка по любому из пп.7-12, отличающаяся тем, что катод выполнен в виде пучка катодных проволок, а изолирующий элемент выполнен в виде керамического кольца, в круглом отверстии которого расположен пучок из катодных проволок и поджигающий электрод, выполненный в виде металлического кольца, которое в рабочем состоянии соединено с устройством подачи напряжения через линию подачи зажигания.

22. Установка по любому из пп.7-12, отличающаяся тем, что поджигающий электрод выполнен из тугоплавкого металлического сплава, имеющего температуру плавления выше 1500°С и температуру испарения выше 3000°С.

23. Установка по любому из пп.7-12, отличающаяся тем, что поджигающий электрод выполнен из геттерного металлического сплава, который имеет более высокую температуру испарения, чем катодная проволока.

24. Установка по любому из пп.7-12, отличающаяся тем, что покрываемый высоковакуумный сосуд представляет собой направляющую пучок трубку системы ускорения ионного пучка.

25. Способ получения покрытия из неиспаряющегося геттерного металлического сплава на внутренней стенке покрываемого высоковакуумного сосуда, характеризующийся тем, что покрытие получают из геттерного металлического сплава, содержащего по меньшей мере один геттерный металл с температурой плавления выше 1500°С и температурой испарения выше 3000°С, плазменным напылением в условиях высокого вакуума путем зажигания дуги между катодной проволокой из геттерного металлического сплава и окружающим ее клеткообразным анодным элементом посредством по меньшей мере одного высоковольтного импульса зажигания и непрерывного преобразования катодной проволоки в плазму геттерного металлического сплава при поддержании металлоплазменной дуги между катодной проволокой и клеткообразным анодным элементом, а после нанесения покрытия покрытый сверхвысоковакуумный сосуд газонепроницаемо уплотняют.

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что для зажигания дуги прикладывают высоковольтный импульс зажигания в диапазоне от минус 18 до минус 30 кВ к поджигающему электроду на изолирующем элементе через ввод импульса зажигания.

27. Способ по п.25 или 26, отличающийся тем, что для поддержания дуги геттерного металлического сплава между катодной проволокой и анодным элементом и внутренней стенкой покрываемого высоковакуумного сосуда анодный элемент и внутреннюю стенку поддерживают при потенциале заземления, а катодную проволоку поддерживают при катодном потенциале между минус 100 и минус 300 В.

28. Способ по п.25, отличающийся тем, что для напыления геттерного металлического сплава на внутреннюю стенку покрываемого высоковакуумного сосуда головку металлоплазменного напыления в качестве генератора плазмы металла, содержащую изолирующий элемент с пучком катодных проволок и поджигающим электродом и окружающий их анодный элемент, после зажигания плазмы линейно перемещают через линейный высоковакуумный ввод во внутреннем пространстве покрываемого высоковакуумного сосуда.

29. Способ по п.25, отличающийся тем, что геттерный металлический сплав катодной проволоки, навитой на изолирующий стержень (24) стержня металлоплазменного напыления в качестве генератора плазмы металла, напыляют в виде покрытия на внутреннюю стенку покрываемого высоковакуумного сосуда, начиная от концевого торца (27) стержня металлоплазменного напыления, при последовательно протекающем образовании плазмы металла из витков катодной проволоки.

30. Способ по любому из пп.25, 26, 28 или 29, отличающийся тем, что генератор плазмы металла во время напыления геттерного металлического сплава вращают через вращающийся высоковакуумный ввод.

31. Способ по п.29, отличающийся тем, что толщиной покрытия из геттерного металлического сплава при использовании стержня металлоплазменного напыления управляют за счет толщины катодной проволоки.

32. Способ по п.28 или 29, отличающийся тем, что толщиной покрытия из геттерного металлического сплава при использовании головки металлоплазменного напыления управляют за счет скорости ее перемещения в направлении оси покрываемого высоковакуумного сосуда.

33. Способ по любому из пп.25, 26, 28 или 29, отличающийся тем, что геттерным металлическим сплавом покрывают высоковакуумный сосуд, представляющий собой направляющую ионный пучок трубку системы ускорения ионного пучка для обеспечения в ней сверхвысокого вакуума.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к покрытию из геттерного металлического сплава, а также к устройству и способу для его получения в соответствии с ограничительными частями независимых пунктов формулы изобретения.

Геттерные металлы (называемые также металлическими газопоглотителями), которые включают в себя вещества, используемые для связывания последних следовых количеств разрушительных или вредных газов из высоковакуумных камер посредством адсорбции или прямого химического взаимодействия, могут быть разделены на две группы. Первая группа образована испаряющимися геттерными металлами, которые испаряются в трубчатом контейнере во время первого нагрева трубки и которые в ходе этого процесса связывают последние следовые количества разрушительных или вредных газов из высоковакуумной камеры посредством адсорбции или прямого химического взаимодействия. Они включают в себя геттерные металлы, которые испаряются при низкой температуре: цезий, имеющий температуру испарения 678°С; натрий, имеющий температуру испарения 882°С; магний, имеющий температуру испарения 1090°С; кальций, имеющий температуру испарения 1484°С; и барий, имеющий температуру испарения 1640°С. Другая группа геттерных металлов состоит из металлов, которые не должны испаряться для осуществления их действия и которые испаряются только при температурах выше 3000°С и, кроме того, демонстрируют газопоглощающее действие в некоторых случаях даже при температурах активирования 120°С и выше. Эта группа неиспаряющихся (объемных) геттерных металлов включает в себя следующие металлы: титан, имеющий температуру испарения 3287°С; цирконий, имеющий температуру испарения 4377°С; и гафний, имеющий температуру испарения 4602°С.

Покрытия из таких неиспаряющихся геттерных металлов используют для геттерных насосов, причем неиспаряющийся геттерный металл нагревают в вакууме таким образом, что при температуре активирования, которая является типичной для конкретного геттерного металлического сплава, химически реакционноспособные газы, которые изначально связаны с поверхностью, диффундируют в твердое тело геттерного металла. После охлаждения геттерного металла, например, до комнатной температуры реакционноспособные компоненты остаточного газа, такие как молекулы кислорода или молекулы воды, снова могут связываться с его реакционноспособной поверхностью.

Действие геттерного металлического сплава может, однако, ослабляться из-за включения благородных газов, которыми геттерные сплавы обременяются во время получения поверхностей геттерных насосов. Такое обременение благородными газами, такими как аргон или криптон, может уменьшить поглощающую способность, то есть адсорбционную способность поверхностей геттерного насоса, поскольку часть активных центров на поверхности и внутри металлов геттерных насосов экранирована или обременена включениями благородных газов. Существует, кроме того, риск "повторного испускания газа", то есть высвобождения внедренных молекул благородных газов, диффундирующих обратно из геттерного материала и ухудшающих сверхвысокий вакуум.

Существует также существенная техническая проблема при производстве геттерных насосов. Из-за высокой температуры плавления неиспаряющихся геттерных металлических сплавов невозможно спекание или осаждение геттерных сплавов из паровой фазы на поверхностях геттерного насоса подобно тому, как это делается в случае неиспаряющихся геттерных металлических сплавов. По этой причине была разработана технология, согласно которой создают область высокого вакуума, имеющую остаточное давление в примерно 2 Па благородного газа, такого как аргон или криптон, и этот остаточный газ подвергают воздействию газового разряда. Расходуемый катод, поддерживаемый при отрицательном потенциале, в процессе распыления атомизируется с помощью положительно заряженных ионов газа. В ходе этого процесса распыления не только атомизируется расходуемый катод, содержащий геттерный металл, но и в покрытие геттерного насоса также внедряется часть распыляющего газа, такого как аргон или криптон. В дополнение к этому, этот способ имеет тот дополнительный недостаток, что из-за низкой скорости атомизации тугоплавких геттерных металлов в процессе распыления создание слоя геттерного насоса требует исключительно длительного времени. Соответственно, за приемлемый период времени могут наноситься только тонкие геттерные слои или слои малой толщины, что, в свою очередь, ограничивает действие геттерного насоса по времени, поскольку поглощающая способность объема покрытия является сильно ограниченной из-за минимальной толщины.

Задачей настоящего изобретения является преодоление недостатков известного уровня техники и создание покрытия из неиспаряющегося геттерного металлического сплава для внутренней стенки сверхвысоковакуумного сосуда, которое имеет, с одной стороны, высокую поглощающую способность по отношению к остаточным газам и, в дополнение к этому, делает возможным большое количество циклов откачки до того, как этот объем заполнится реакционноспособными остаточными газами.

Эта задача решается с помощью объектов независимых пунктов формулы изобретения. Признаки дополнительных преимущественных вариантов воплощения настоящего изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением, предлагается покрытие из неиспаряющегося геттерного металлического сплава для внутренней стенки сверхвысоковакуумного сосуда, причем этот геттерный металлический сплав содержит по меньшей мере один геттерный металл (металлический газопоглотитель), имеющий температуру плавления выше 1500°С и температуру испарения выше 3000°С. Такое покрытие из геттерного металлического сплава не обременено включениями благородного газа и содержит продукт напыления металлического сплава из не содержащей благородных газов плазмы геттерного металлического сплава. Это покрытие имеет то преимущество, что оно не является продуктом распыления благородным газом, а является продуктом напыления металлического сплава, образующимся из не содержащей благородных газов плазмы геттерного металлического сплава. Такие слои из геттерных металлических сплавов могут быть получены со значительно большей толщиной за значительно более короткие времена обработки, поэтому высокая поглощающая способность по отношению к реакционноспособным остаточным газам является существенным преимуществом покрытия из геттерного металла в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, поглощающая способность по отношению к реакционноспособным газам дополнительно увеличена, поскольку в металле не существует включений благородных газов, которые уменьшают поглощающую способность.

В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения геттерный металлический сплав содержит титан, цирконий и/или ванадий. При этом ванадий не принадлежит непосредственно к неиспаряющимся геттерным металлам и используется здесь скорее как связывающий металл для титанового и циркониевого компонентов, которые действительно обладают геттерным действием.

Еще в одном предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения геттерный металлический сплав содержит титан, цирконий и/или гафний. Эта композиция приводит к получению геттерного сплава, который удерживается как единое целое с помощью титана, причем все три компонента обладают геттерными действиями и, соответственно, высокими температурами активирования. Следующий геттерный сплав отличается тем, что он содержит ванадий, цирконий и гафний. Здесь также ванадий не является металлом, который непосредственно оказывает геттерное действие, но он скорее помогает стимулировать циркониевые и гафниевые компоненты в их геттерном действии и гомогенно смешивать их друг с другом.

Еще в одном предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения геттерный металлический сплав имеет температуру активирования в пределах между 120°С и 500°С. Диапазон температур активирования между 120°С и 500°С может достигаться путем изменения долей использованных геттерных металлических сплавов. Предпочтительный поднабор этого диапазона включает в себя геттерные металлические сплавы, имеющие температуру активирования ниже 200°С и выше 120°С. Такие температуры активирования соответствуют температурам обезгаживания прогревом при нормальной работе в условиях высокого вакуума, так что нанесение геттерного покрытия и операция обезгаживания прогревом для получения сверхвысокого вакуума могут быть объединены.

Еще в одном преимущественном усовершенствованном варианте настоящего изобретения геттерный металлический сплав имеет температуру активирования выше 250°С и достигающую 500°С. В этом случае сочетание титана, циркония и гафния является исключительно подходящим для использования в качестве геттерного металлического сплава, в особенности тогда, когда в покрытие включается гафний, т.е. геттерный металл, имеющий самую высокую температуру плавления и самую высокую температуру испарения. Этот диапазон температур, которые являются существенно более высокими, чем стандартная температура обезгаживания прогревом, имеет то преимущество, что обезгаживание прогревом может осуществляться отдельно на многих стадиях при относительно низких температурах, находящихся в пределах между 100°С и 150°С, а затем, только после того, как остаточная атмосфера высоковакуумного сосуда становится совершенно сухой, осуществляют реактивирование поверхности геттерных материалов при температурах значительно выше температуры обезгаживания прогревом, т.е. в пределах между 250°С и 500°С. Когда цикл реактивирования повторяется несколько раз, путем повторного установления высокой температуры активирования такого рода после охлаждения сверхвысокий вакуум в высоковакуумном сосуде может воспроизводиться несколько раз.

Для осуществления получения покрытия из геттерного металлического сплава на внутренней стенке покрываемого высоковакуумного сосуда в соответствии с настоящим изобретением предусматривается следующая установка: установка по существу содержит генератор плазмы металла, который, в свою очередь, содержит следующие элементы:

- изолирующий элемент с поджигающим электродом и катодной проволокой из геттерного металлического сплава, причем поджигающий электрод и катодная проволока соединены соответственно с генератором импульсов зажигания и с катодным потенциалом и расположены на изолирующем элементе на некотором расстоянии друг от друга;

- клеткообразный анодный элемент, который окружает отделенный от него некоторым расстоянием изолирующий элемент и который выполнен с возможностью подключения к анодному потенциалу, причем изолирующий элемент и окружающий его анодный элемент выступают во время нанесения покрытия во внутреннее пространство покрываемого высоковакуумного сосуда;

- устройство подачи напряжения с устройством переключения катодного потенциала для приложения катодного потенциала через вакуумный ввод к катодной проволоке и для приложения высоковольтного импульса зажигания через высоковольтный вакуумный ввод к поджигающему электроду, а также для подключения анодного потенциала к покрываемому высоковакуумному сосуду и к анодному элементу.

Посредством этой относительно простой установки после зажигания возможно преобразование катодной проволоки в плазму, которая распространяется по направлению к анодной клетке, и распыление плазмы металла через отверстия в катодной клетке на внутреннюю стенку высоковакуумного сосуда, особенно когда высоковакуумный сосуд поддерживается при таком же анодном потенциале, как и клеткообразный анодный элемент. При приложении импульса зажигания, превышающего 10 кВ, поджигающий электрод создает плазму металла, которая распространяется по изолирующему элементу и поджигает зазор между катодом и анодом, так что катодный материал преобразуется впоследствии в плазму металла и напыляется на внутреннюю стенку высоковакуумного сосуда.

Толщина покрытия из геттерного металла, напыленного на внутреннюю стенку высоковакуумного сосуда, соответственно зависит от толщины катодной проволоки, преобразуемой в качестве геттерного металлического сплава в плазму геттерного металла. Этот эффект, известный также как (электрическая) дуга, высвобождает значительно больше плазмы металла за секунду, чем процесс распыления способен сделать за один час. Таким образом, могут быть получены исключительно толстые слои геттерных металлических сплавов, которые имеют соответствующую высокую поглощающую способность по отношению к реакционноспособным газам.

В принципе, установка, имеющая генератор плазмы металла, может быть сконструирована в двух версиях; в первой версии генератор плазмы металла выполнен в виде головки металлоплазменного напыления, а во втором основном случае генератор плазмы выполнен в виде стержня металлоплазменного напыления. Соответственно, в первом случае установка имеет, во-первых, головку металлоплазменного напыления, которая содержит изолирующий элемент вместе с катодной проволокой и поджигающим электродом и окружающим их анодным элементом и располагается с возможностью перемещения в условиях высокого вакуума во внутреннем пространстве покрываемого высоковакуумного сосуда.

Головка металлоплазменного напыления такого рода имеет то преимущество, что она может перемещаться с различными скоростями в отдельных секциях вакуумного сосуда, и, как следствие, толщина покрытия из геттерного металла может быть получена изменяющимся образом, например изменяющаяся в осевом направлении. В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения установка имеет высоковакуумный ползунковый ввод, который делает возможным линейное перемещение головки металлоплазменного напыления во внутреннем пространстве покрываемого высоковакуумного сосуда. Эта установка имеет то преимущество, что она может устанавливаться (закрепляться) с помощью фланцевых соединений на трубчатых высоковакуумных деталях любой желаемой длины, и высоковакуумный ползунковый ввод может конструироваться в зависимости от длины покрываемой высоковакуумной трубки.

Еще в одном предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения установка имеет стержень металлоплазменного напыления, который в качестве изолирующего элемента содержит изолирующий стержень с поджигающим электродом и навитую на его наружной поверхности катодную проволоку, а также окружающий их анодный элемент и который располагается во внутреннем пространстве покрываемого высоковакуумного сосуда. Стержень металлоплазменного напыления такого рода имеет то преимущество, что требуется только фланец, который несет высоковакуумный стержень металлоплазменного напыления и который должен монтироваться с помощью фланцевого соединения на покрываемой высоковакуумной трубке или на покрываемом высоковакуумном сосуде. В случае такого стержня металлоплазменного напыления могут быть исключены любые высоковакуумные ползунковые вводы.

В принципе, изолирующий элемент стержня металлоплазменного напыления имеет в своем центре линию подачи зажигания, которая простирается до концевого торца изолирующего стержня, где она заканчивается поджигающим электродом. Этот поджигающий электрод может быть выполнен в форме диска или в форме кольцевой пластины, при этом сначала к поджигающему электроду подается импульс зажигания для зажигания плазмы геттерного металла посредством линии подачи зажигания, и поэтому зажигание плазмы осуществляется сначала на концевом торце между поджигающим электродом и катодной проволокой, и эта плазма распространяется по направлению к аноду и поддерживается в том случае, если в это время навитая на катоде проволока подключена к катодному потенциалу, а анодный элемент вместе с высоковакуумным сосудом подключен к потенциалу заземления.

Катодная проволока может иметь множество витков, навитых параллельно на изолирующем элементе. Тогда соответствующее количество нитей плазмы металла распространяется за анод к внутренней стенке высоковакуумного сосуда. Например, в случае установки с четырьмя катодными проволоками, распределенными по окружности изолирующего стержня, формируются четыре вращающихся зоны плазмы геттерного металла, которые поддерживаются либо в течение того времени, когда прикладывается катодный потенциал, либо в течение того времени, пока еще имеется катодная проволока. В ходе этого процесса необходимо обеспечить, чтобы катодная проволока, начиная от концевого торца и до окончания изолирующего стержня, направляла поток плазмы металла по направлению к клеткообразному аноду и оттуда на внутреннюю стенку высоковакуумного сосуда.

Для того чтобы обеспечить в случае стержня металлоплазменного напыления зарождение плазмы металла в области концевого торца, а затем распространение ее до конца изолирующего стержня, изолирующий стержень в предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения имеет конусность в осевом направлении, причем радиус этой конусности увеличивается в осевом направлении к концевому торцу изолирующего стержня. Соответственно, самое маленькое расстояние между анодным элементом в форме анодной клети и катодной проволокой обеспечивается на торцевом конце, и поэтому дуга, содержащая геттерный металлический сплав, будет распространяться, вращаясь вокруг изолирующего стержня, в направлении вакуумного ввода катодной проволоки и равномерно покрывать внутреннюю стенку высоковакуумного сосуда. Угол конусности изолирующего стержня в форме конуса может составлять в пределах между 1° и 15°. Малый угол такого рода является достаточным для того, чтобы обеспечить распространение плазмы геттерного металлического сплава, начиная от концевого торца и далее следуя за стержнем металлоплазменного напыления.

Клеткообразный анод, который окружает катодную проволоку и пространственно отделен от нее (т.е. находится на некотором расстоянии от нее), может из-за своей сетчатой структуры приводить к получению соответствующим образом структурированного покрытия на внутренней стенке высоковакуумного сосуда. Для того чтобы избежать такого рода структурирования покрытия, установка может содержать вращающийся ввод для стержня металлоплазменного напыления и/или головки металлоплазменного напыления, так что при непрерывном вращении стержня металлоплазменного напыления или головки металлоплазменного напыления вместе с анодом достигается однородная толщина покрытия из геттерного металла на внутренней стенке высоковакуумного сосуда.

Для стабилизации положения как стержня металлоплазменного напыления, так и головки металлоплазменного напыления каждый из них может размещаться на опорном фланце, который может устанавливаться с помощью фланцевого соединения вакуумно-герметичным образом на покрываемом высоковакуумном сосуде. Опорный фланец такого рода имеет то преимущество, что устройство может относительно просто прифланцовываться на любой желаемый высоковакуумный сосуд, при условии, что последний имеет достаточно большое отверстие, которое может быть герметизировано вакуумно-непроницаемым образом с помощью опорного фланца.

Клеткообразный анодный элемент может быть образован проволочной сеткой. В предпочтительном варианте воплощения такого рода прутки проволочной сетки предпочтительно свариваются друг с другом в точках их пересечения для того, чтобы, с одной стороны, обеспечить высокую степень стабильности для анодной клети, а с другой стороны - для обеспечения однородного распределения потенциала, несмотря на поток плазмы металла. Еще в одном предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения клеткообразный анодный элемент образован перфорированным листом. Перфорированный лист имеет в качестве анодного элемента еще большую стабильность, чем проволочная сетка. Материал анодного элемента содержит тугоплавкий металлический сплав, имеющий температуру плавления выше 1500°С и температуру испарения выше 3000°С, который намеренно выбран так, чтобы обеспечить отсутствие внедрения горячей металлической плазмой любого материала из анодного элемента в покрытие из геттерного металла.

Еще в одном предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения анодный элемент состоит из геттерного металлического сплава, который имеет более высокую температуру испарения, чем геттерный металлический сплав катодной проволоки. Это имеет то преимущество, что в случае загрязнения покрытия из геттерного металла материалом анодного элемента с большой вероятностью в него внедряется только геттерный металлический сплав, который способствует газопоглощающему действию геттерного металла покрытия, а не понижает, как в известном уровне техники, активность покрытия из геттерного металла за счет ионов благородных газов. Гафний, имеющий среди геттерных металлов самую высокую температуру плавления и самую высокую температуру испарения, может использоваться в этом примере в качестве материала, особенно пригодного для использования.

Еще в одном предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения поджигающий электрод располагается на том концевом торце изолирующего элемента, который выступает в высоковакуумный сосуд. Это положение поджигающего электрода обеспечивает то, что плазма металла изначально появляется в области концевого торца изолирующего элемента, и имеет то преимущество, что поджигающий электрод может запускаться с помощью относительно простых средств. Для этой цели изолирующий элемент содержит цилиндрическую керамическую трубку, имеющую в своей осевой области проволоку для подачи зажигания, ведущую к центральной металлической пластине, используемой в качестве поджигающего электрода на концевом торце изолирующего элемента, что приводит к получению относительно простой сборки и к фиксированию поджигающего электрода в центре концевого торца стержня металлоплазменного напыления геттерного металла.

В случае головки металлоплазменного напыления геттерного металла, изолирующий элемент в предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения выполнен в виде керамического кольца. Круглое отверстие этого керамического кольца несет пучок катодных проволок, при этом поджигающий электрод в форме металлического кольца установлен на керамическом кольце. Металлическое кольцо в качестве поджигающего электрода, установленное в этом случае на керамическом кольце в качестве изолирующего элемента, имеет соответствующую линию подачи зажигания, которая в рабочем состоянии соединена с устройством подачи напряжения.

При зажигании импульс зажигания проходит к металлическому кольцу через линию подачи зажигания, так что от пучка катодных проволок в круглом отверстии керамического кольца, которые поддерживаются при потенциале катода, плазма металла распределяется в радиальном направлении, распространяясь к окружающему их клеткообразному аноду, и через последний покрывает внутреннюю стенку вакуумного сосуда, причем эта внутренняя стенка поддерживается при потенциале анода. Даже несмотря на то, что поджигающий электрод подвергается воздействию высокого напряжения в несколько десятков киловольт (кВ) только в течение одного или нескольких импульсов зажигания, даже это может вносить вклад в загрязнение геттерного металлического сплава материалом поджигающего электрода. По этой причине в преимущественном усовершенствованном варианте настоящего изобретения в качестве поджигающего электрода предусматривается тугоплавкий металлический сплав, имеющий температуру плавления выше 1500°С и температуру испарения выше 3000°С.

Для электродов зажигания, которые являются особенно стабильными и предназначаются для получения покрытия из геттерного металла высокой чистоты, используется геттерный металлический сплав, который имеет более высокую температуру испарения, чем геттерный металлический сплав катодной проволоки. В этом случае загрязнение геттерным металлом поджигающего электрода может скорее улучшить, чем ухудшить качество покрытия из геттерного металла.

Конкретным вариантом применения покрытия из геттерного металла такого рода является покрываемый высоковакуумный сосуд, представляющий собой направляющую пучок ионов трубку системы ускорения ионного пучка.

Способ получения покрытия из неиспаряющегося геттерного металлического сплава на внутренней стенке покрываемого высоковакуумного сосуда включает в себя следующие стадии.

Вначале зажигают плазменную дугу между катодной проволокой из геттерного металлического сплава и анодным элементом посредством по меньшей мере одного высоковольтного импульса зажигания. Затем, при непрерывном преобразовании катодной проволоки в плазму геттерного металлического сплава и при поддержании металлоплазменной дуги между катодной проволокой и клеткообразным анодным элементом, окружающим катодную проволоку, на внутреннюю стенку высоковакуумного сосуда напыляют из плазмы покрытие. Наконец, покрытый сверхвысоковакуумный сосуд после нанесения покрытия закрывают (уплотняют) газонепроницаемым образом до монтажа высоковакуумного сосуда в системе сверхвысокого вакуума.

Для зажигания дуги между катодной проволокой и клеткообразным анодом к поджигающему электроду на изолирующем элементе прикладывают высоковольтный импульс зажигания в диапазоне от -18 кВ до -30 кВ через ввод импульса зажигания. Этот импульс зажигания является достаточным для инициации первоначальной плазмы металла, которая затем распространяется между катодной проволокой и клеткообразным анодом.

В предпочтительном примере воплощения данного способа для поддержания плазменной дуги геттерного металла между катодной проволокой и клеткообразным анодным элементом, а также внутренней стенкой высоковакуумного сосуда анодный элемент и внутреннюю стенку высоковакуумного сосуда поддерживают при потенциале заземления, а катодную проволоку поддерживают при потенциале катода в пределах между -100 В и -300 В. Это напряжение, которое является малым по сравнению с импульсом зажигания, является достаточным для поддержания плазмы геттерного металлического сплава до тех пор, пока не будет израсходована вся катодная проволока.

Еще в одном предпочтительном примере воплощения данного способа головку металлоплазменного ныпыления в качестве генератора плазмы металла, которая содержит изолирующий элемент с пучком катодных проволок и поджигающим электродом и окружающий их анодный элемент, после зажигания плазмы геттерного металлического сплава линейно перемещают через линейный высоковольтный ползунковый ввод во внутреннем пространстве покрываемого высоковакуумного сосуда. В результате этого геттерный металлический сплав пучка катодных проволок напыляют при горении плазмы на внутреннюю стенку покрываемого высоковакуумного сосуда. Вследствие механического перемещения головки напыления во внутреннем пространстве покрываемого высоковакуумного сосуда длина покрываемого высоковакуумного сосуда ограничивается только возможной длиной линейного ввода для подачи головки металлоплазменного напыления. Это имеет то преимущество, что одна и та же головка металлоплазменного напыления всегда может использоваться для покрытия высоковакуумного сосуда различных длин, при условии, что длина сосуда не превосходит длины ползункового ввода.

Можно отказаться от ползункового ввода такого типа в том случае, когда используется стержень металлоплазменного напыления, соответствующий длине высоковакуумного сосуда. Согласно этому варианту воплощения способа, геттерный металлический сплав навитой на изолирующий стержень катодной проволоки используемого в качестве генератора плазмы стержня металлоплазменного напыления напыляют в виде покрытия из геттерного металла на внутреннюю стенку покрываемого высоковакуумного сосуда, начиная с концевого торца стержня металлоплазменного напыления, при последовательно происходящем (протекающем) образовании плазмы металла из витков катодной проволоки. Способ такого рода имеет то преимущество, что непосредственно после зажигания с помощью импульса зажигания плазма металла может поддерживаться до тех пор, пока не будет израсходована вся катодная проволока, или до тех пор, пока не будет отключен потенциал катода.

Еще в одном примере воплощения способа генератор плазмы металла во время напыления геттерного металлического сплава вращают через вращающийся высоковакуумный ввод. В этом способе, включающем в себя одновременное вращение генератора плазмы металла, выполненного в виде головки металлоплазменного напыления или в виде стержня металлоплазменного напыления, обеспечивается то, что на внутренней стенке высоковакуумного сосуда осаждается слой геттерного металлического сплава относительно однородной толщины.

Еще в одном предпочтительном примере воплощения способа толщиной покрытия из геттерного металлического сплава при использовании стержня металлоплазменного напыления управляют за счет толщины катодной проволоки. За счет большей толщины катодной проволоки также является возможным осаждение большего количества материала на внутренней стенке сосуда, что делает возможным простое, но эффективное предварительное вычисление толщины покрытия из геттерного металла для конкретного высоковакуумного сосуда.

Поскольку толщина катодной проволоки является критичной в случае генератора плазмы металла на основе стержня металлоплазменного напыления, то толщиной покрытия при использовании головки металлоплазменного напыления управляют за счет скорости, с которой головку металлоплазменного напыления перемещают через высоковакуумный сосуд в продольном направлении. При медленной, то есть низкой, скорости покрытие становится более толстым; при более высокой скорости толщина покрытия соответствующим образом уменьшается. Пучок катодных проволок в центре кольцевого изолирующего элемента головки металлоплазменного напыления для этого непрерывно выдвигают для адекватного восполнения геттерного материала.

Предпочтительный вариант применения способа предполагает получение покрытия из геттерного металлического сплава в трубке, направляющей ионный пучок. Направляющие ионный пучок трубки такого рода используют в системах ускорения ионного пучка и с помощью настоящего способа на внутренних стенках направляющих ионный пучок трубок получают улучшенные геттерные насосы большой площади. В результате этого стоимость обслуживания, очистки и вакуумирования системы ускорения ионных пучков может быть понижена.

Дополнительные преимущества и особенности настоящего изобретения будут объясняться ниже более подробно посредством вариантов воплощения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 изображает схематические виды установки для получения покрытия из геттерного металлического сплава согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения:

Фиг.1а изображает вид поперечного разреза в плоскости сечения А-А фиг.1b,

Фиг.1b изображает в упрощенной схематической форме с частичным вырывом высоковакуумный сосуд со стержнем металлоплазменного напыления.

Фиг.2 изображает схематические виды установки для получения покрытия из геттерного металлического сплава согласно второму варианту воплощения настоящего изобретения:

Фиг.2а изображает вид поперечного разреза в плоскости сечения вдоль линии В-В фиг.2b,

Фиг.2b изображает в упрощенной схематической форме с частичным вырывом высоковакуумный сосуд со стержнем металлоплазменного напыления.

Фиг.3 изображает схематические виды установки для получения покрытия из геттерного металлического сплава согласно третьему варианту воплощения настоящего изобретения:

Фиг.3а изображает вид поперечного разреза в плоскости сечения вдоль линии С-С фиг.3b,

Фиг.3b изображает в упрощенной схематической форме с частичным вырывом высоковакуумный сосуд с головкой металлоплазменного напыления.

Фиг.1 изображает схематические виды установки для получения покрытия 1 из геттерного металлического сплава согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения. Фиг.1а, во-первых, изображает вид поперечного разреза в плоскости сечения А-А фиг.1b. Вид поперечного разреза на фиг.1а изображает высоковакуумный сосуд 5 круглого поперечного сечения, который в результате нанесения на его внутреннюю стенку 3 покрытия 1 из геттерного металлического сплава усовершенствуется с получением сверхвысоковакуумного сосуда 4. Для этой цели изолирующий элемент 8 выступает, как изображено на фиг.1b, внутрь цилиндрического высоковакуумного сосуда 5 круглого поперечного сечения, причем этот изолирующий элемент выполнен в форме стержня и имеет на своей наружной цилиндрической поверхности четыре спирали, идущих в одном и том же направлении с параллельными витками катодной проволоки 10. Витки катодной проволоки, расположенные на наружной поверхности 25, содержат геттерные металлические сплавы.

В этом варианте воплощения геттерный металлический сплав 2 состоит из трех компонентов, а именно титана, циркония и ванадия, при этом титан и цирконии являются очень активными геттерными металлами. За счет модификации объемных отношений и природы компонентов сплава температура активирования может устанавливаться в пределах между 120°С и 500°С. Низкая температура активирования в пределах между 120°С и 200°С является особенно преимущественной в том случае, когда повторное активирование (реактивация) поверхности покрытия из геттерного металлического сплава также должно осуществляться одновременно с процедурой обезгаживания прогревом высоковакуумного сосуда 5.

В том случае, когда является желательной температура активирования, значительно превышающая температуру обезгаживания прогревом, для отделения газов с целью достижения высокого вакуума при повторном активировании покрытия 1 из геттерного металла, для достижения многократного повторного активирования покрытия 1 из геттерного металлического сплава независимо от завершения процесса термической дегазации используется дополнительный металл, который плавится и испаряется при исключительно высоких температурах, а именно гафний, который имеет температуру плавления 2227°С и температуру испарения 4602°С. Для этой цели низкоплавкий титан с температурой плавления 1660°С±10°С и температурой испарения 3287°С заменяется гафнием. С другой стороны, тугоплавкий ванадий также может заменяться гафнием, в частности, потому, что газопоглощающее действие ванадия является не таким сильным, как у гафния. Используя геттерное металлическое покрытие, содержащее гафний в качестве третьего компонента, является, как следствие, возможным достижение улучшенного сверхвысокого вакуума, поскольку повторное активирование покрытия 1 может осуществляться несколько раз при повышенных температурах в пределах между 200°С и 500°С для достижения сверхвысокого вакуума.

Для снабжения внутренней стенки 3 высоковакуумного сосуда 5 покрытием 1 из геттерного металлического сплава навитая на изолирующий стержень 8 катодная проволока 10 из геттерного металлического сплава 2 зажигается на концевом торце 27 стержня 23 металлоплазменного напыления, и, в случае четырехзаходной спирали, как можно видеть на фиг.1а, в условиях высокого вакуума формируются четыре металлоплазменные дорожки 6, которые, как можно видеть на фиг.1а, вращаются по часовой стрелке в направлении стрелки U с расходованием спирали из катодной проволоки, и в результате этого процесса на внутреннюю стенку 3 высоковакуумного сосуда 5 наносят не содержащее благородных газов покрытие 1 геттерного металла из чистой плазмы 6 геттерного металлического сплава. Для этой цели катод 10 на изолирующем элементе 8 окружен на некотором расстоянии d клеткообразным анодным элементом 13.

Клеткообразный анодный элемент 13 может быть выполнен из проволочной сетки 30 или перфорированного листа 40, при этом анодный элемент 13 и стенка высоковакуумного сосуда 5 поддерживаются при потенциале заземления, в то время как, с другой стороны, катодная проволока 10 поддерживается при напряжении от -100 В до -300 В. Это напряжение подается на катодную проволоку 10 через высоковакуумный ввод 18. При такой низкой разности потенциалов между анодным элементом 13 и катодной проволокой 10, однако, невозможно зажечь плазму металла. Для этой цели изолирующий элемент 8, который несет катодную проволоку 10 на своей наружной поверхности 25, имеет, как можно видеть на фиг.1b, центральную проволоку 33 для подачи высокого напряжения, которая соединена на концевом торце 27 изолирующего стержня 24 с круглой металлической пластиной 34, служащей в качестве поджигающего электрода 9.

При приложении высокого напряжения, составляющего более 10 кВ, которое в этом варианте воплощения настоящего изобретения составляет по меньшей мере 18 кВ, плазма сначала образуется между поджигающим электродом 9 и катодной проволокой 10 на концевом торце 27 изолирующего элемента 8, обеспечивая зажигание зазора между катодом и анодом. Для того чтобы, с одной стороны, не внедрить никаких посторонних металлов в покрытие 1 из геттерного металла, а встроить в покрытие только геттерные металлы, поджигающий электрод 9 может быть изготовлен из геттерного металла, имеющего высокую температуру плавления и испаряющегося при высокой температуре. То же самое относится к клеткообразному анодному элементу 13, который может быть получен из проволоки геттерного металла или листа геттерного металла, имеющего высокую температуру плавления и испаряющегося при высокой температуре.

После зажигания катодных проволок 10 на концевом торце 27 стержня 23 металлоплазменного напыления катодная проволока 10 при вращении металлоплазменной дуги 43 расходуется, при этом вращающаяся четырехлучевая металлоплазменная дуга 42 перемещается в направлении стрелки F к высоковакуумному вводу 18 и, как следствие, наносит покрытие на внутреннюю стенку 3 по всей длине трубчатого высоковакуумного сосуда 4. В ходе этого процесса имеющаяся в распоряжении катодная проволока из геттерного металла определяет толщину покрытия 1 из геттерного металлического сплава, наносимого с помощью плазмы металла. Запас геттерного металла может устанавливаться изменяемым образом посредством подбора диаметра катодной проволоки 10. Процедура расходования катодного материала в процессе существования дуги, который является подобным этой процедуре нанесения покрытия, осуществляется относительно быстро, так что через короткое время весь высоковакуумный сосуд 5 получает покрытие, на своей внутренней стенке 3, из геттерного металлического сплава 2 заданной толщины.

Фиг.1b изображает, в упрощенной схематической форме, с частичным вырывом, высоковакуумный сосуд 5, имеющий стержень для распыления плазмы металла 23 в центре высоковакуумного сосуда 4, который, как указано выше, имеет трубчатую форму. Стержень 23 для распыления плазмы металла в основном состоит из цилиндрического изолирующего элемента 8, который имеет, на своей цилиндрической наружной поверхности 25, как здесь уже описано, множество спиралей из катодных проволок 10, которые могут зажигаться, начиная с концевого торца 27 изолирующего элемента 8, посредством высоковольтного источника 33, так что, начиная с концевого торца 27, формируется дуга из плазмы металла, которая покрывает целиком внутреннюю стенку 3 высоковакуумного сосуда 5. Покрытие 1 из геттерного металлического сплава, получаемое в данном способе, изображено с помощью штрихпунктирной линии 45 на фиг.1b, в то время как анодный элемент 13, расположенный на некотором расстоянии d от изолирующего элемента 8, показан с помощью штриховой линии 44. Эта штриховая линия 44 в то же время предназначается для того, чтобы показать, что анодный элемент 13 может состоять либо из перфорированного листа 40, либо из проволочной сетки 30.

Линия 46 из штрихов и двойных точек показывает область устройства 16 подачи напряжения, которое может, с одной стороны, подавать импульс 19 зажигания на поджигающий электрод 9, более конкретно - посредством линии 33, 39 подачи зажигания, которая проходит через вакуумный высоковольтный ввод 20. Для этой цели приводится в действие генератор 11 импульсов зажигания. В дополнение к этому, устройство 16 подачи напряжения имеет источник катодного тока, который через переключатель 17 подключен к напряжению от -100 В до -300 В между анодным элементом, который поддерживается при потенциале заземления, и катодной проволокой 10. Наконец, устройство 16 подачи напряжения содержит линию подачи анодного потенциала 14, которая в этом варианте воплощения настоящего изобретения вместе с высоковакуумным сосудом 5 поддерживается при потенциале заземления.

Генератор 7 плазмы металла, который в этом варианте воплощения по существу состоит из стержня 23 металлоплазменного напыления и выступает в высоковакуумный сосуд 5, удерживается с помощью опорного фланца 29, который соединен с соответствующим высоковакуумным фланцем высоковакуумного сосуда 5.

Фиг.2 изображает схематические виды установки для получения покрытия 1 из геттерного металла согласно второму варианту воплощения настоящего изобретения, при этом фиг.2а изображает вид поперечного разреза в плоскости сечения вдоль линии В-В фиг.2b, а фиг.2b изображает в упрощенной схематической форме с частичным вырывом высоковакуумный сосуд 5 со стержнем 23 металлоплазменного напыления. Элементы, выполняющие такие же функции, как и на предыдущих фигурах, обозначаются теми же номерами позиций и отдельно не обсуждаются.

Главное различие между вариантом воплощения согласно фиг.1 и вариантом воплощения согласно фиг.2 заключается в том, что стержень 23 металлоплазменного напыления на фиг.2b имеет коническую форму, и его радиус увеличивается по направлению к концевому торцу 27, при этом угол конусности находится в пределах между 1° и 15°. Эта коническая форма стержня 23 металлоплазменного напыления приводит к тому, что, с одной стороны, плазма металла сначала появляется на концевом торце 27, на котором также располагается поджигающий электрод 9 в форме центральной металлической пластины 34, а расстояние d между анодным элементом 13 и катодной проволокой 10 увеличивается по направлению к высоковакуумному вводу 18, так что расходование катодной проволоки 10 происходит определенным образом от концевого торца 27 к высоковакуумным вводам 18 и 20, без возможности того, что при этом произойдет разрыв катодной проволоки 10. Коническая форма, как следствие, обеспечивает гарантированное последовательное преобразование материала катодной проволоки в плазму металла. Дополнительное отличие от первого варианта воплощения настоящего изобретения заключается в том, что в этом случае вместо четырех спиралей из катодной проволоки теперь восемь спиралей располагаются параллельно на конически сужающемся изолирующем элементе 8, что вносит свой вклад в получение более однородного облака плазмы.

Фиг.3 изображает схематический вид установки для получения покрытия 1 из геттерного металла согласно третьему варианту воплощения настоящего изобретения, при этом фиг.3а изображает вид поперечного разреза в плоскости сечения вдоль линии С-С фиг.3b, а фиг.3b изображает в упрощенной схематической форме с частичным вырывом высоковакуумный сосуд 5 с головкой 21 металлоплазменного напыления. Элементы, выполняющие такие же функции, как и на предыдущих фигурах, обозначаются теми же номерами и отдельно не обсуждаются.

Главное отличие от первых двух вариантов воплощения заключается в том, что плазму 6 геттерного металлического сплава получают с использованием головки 21 металлоплазменного напыления, а не с помощью стержня 23 металлоплазменного напыления. Эта головка 21 металлоплазменного напыления имеет кольцевой изолирующий элемент 8, на котором располагается металлическое кольцо 38 или кольцевое покрытие в качестве поджигающего электрода. В центре изолирующего элемента 8 в форме кольца, то есть в круглом отверстии 36, головка 21 металлоплазменного напыления содержит пучок 37 катодных проволок 10. При приложении импульса 19 зажигания к кольцевому поджигающему электроду 9 этот пучок 37 образует плазму, которая распространяется по направлению к пространственно окружающему его анодному элементу 13 и сквозь клеткообразный анодный элемент 13 покрывает внутреннюю стенку 3 высоковакуумного сосуда 5 покрытием 1 из геттерного металлического сплава.

Пучок 10 катодных проволок в круглом отверстии 36 может непрерывно восполняться, так что постоянно в распоряжении имеется увеличиваемый по желанию источник геттерных металлических сплавов 2. В дополнение к этому, установка содержит ползунковый ввод 22, через который головка 21 может линейно перемещаться в направлениях стрелок D и Е. Для этой цели вакуумно-непроницаемым образом прифланцовывается герметичная гофрированная высоковакуумная трубка 47 посредством соответствующего опорного фланца 29 на концевом торце 27 высоковакуумного сосуда 5. Опорный фланец 29 имеет ползунковый ввод 22, так что головка 21 металлоплазменного напыления может линейно перемещаться в осевом направлении по высоковакуумному сосуду 5, и, соответственно, на внутренней стенке 3 может обеспечиваться однородное покрытие 1 из геттерного металлического сплава.

Толщина покрытия 1 не зависит от запаса материала катодной проволоки в круглом отверстии 36, а зависит скорее только от скорости перемещения, с которой головка 21 перемещается по высоковакуумному сосуду 5. Соответственно, посредством этой установки возможно получение геттерного металлического покрытия 1 любой желаемой толщины. Как первый, так и второй и третий варианты воплощения настоящего изобретения, как изображено на фиг.1-3, могут иметь вращающийся ввод в опорном фланце 29, так что стержни 23 металлоплазменного напыления и головка 21 металлоплазменного напыления могут вращаться для достижения однородной толщины слоя геттерного металлического сплава 2 на внутренней стенке 3 высоковакуумного сосуда 5. Благодаря вращению всего генератора 7 плазмы, клеткообразный анодный элемент не отображается на внутреннюю стенку 3 высоковакуумного сосуда 5, что могло бы приводить к различиям в толщине слоя покрытия.

В отдельных вариантах применения изменение толщины слоя в виде изображения клеткообразного анодного элемента является желательным с целью увеличения реакционноспособной поверхности покрытия 1 из геттерного металлического сплава. Однако в этом случае те области, которые имеют самое тонкое геттерное металлическое покрытие 1, являются критичными по времени службы или времени использования геттерного металлического покрытия 1.

Посредством всех трех вариантов воплощения установки в соответствии с настоящим изобретением для получения покрытия из геттерного металлического сплава указанные выше способы получения геттерного металлического покрытия могут осуществляться успешно и без включения благородных газов в покрытие из геттерного металлического сплава. По сравнению с обычными способами, которые работают с использованием распыления благородным газом, продолжительность способа значительно уменьшается, поскольку атомизация тугоплавких металлов ионами благородных газов не является необходимой. Кроме того, посредством способа в соответствии с настоящим изобретением, использующего эти изображенные на фиг.1-3 варианты воплощения установки для получения таких покрытий 1 из геттерного металлического сплава, слой покрытия может реализовываться с любой желаемой толщиной за вполне приемлемое время обработки.

В принципе, посредством настоящих способа и установки создается геттерный насос большой площади, для которого является доступной вся внутренняя стенка 3 высоковакуумного сосуда 5. Это представляет особенный интерес для сверхвысоковакуумных сосудов 4 для направления ионных пучков в циклотроне или в линейном ускорителе, либо в транспортном канале для ионов высоких энергий. Когда покрытие 1 из геттерного металлического сплава должно обновляться, использованное покрытие из геттерного металлического сплава может быть удалено посредством использования обратной полярности в процессе электрополировки, причем требуемые для этого установки являются подобными установкам, изображенным на фиг.1-3. После электрополировки внутренних стенок 3 сосудов 5 затем может вновь наноситься новое покрытие 1 из геттерного металлического сплава, поддерживающего сверхвысокий вакуум, с небольшими затратами и путем прифланцовывания соответствующих генераторов 7 плазмы металла на покрываемых высоковакуумных сосудах 5.

Список обозначений

1 покрытие

2 геттерный металлический сплав

3 внутренняя стенка

4 сверхвысоковакуумный сосуд

5 покрываемый высоковакуумный сосуд

6 плазма геттерного металлического сплава

7 генератор плазмы металла

8 изолирующий элемент

9 поджигающий электрод

10 катодная проволока

11 генератор импульсов зажигания

12 катодный потенциал

13 анодный элемент

14 анодный потенциал

15 внутреннее пространство

16 устройство подачи напряжения

17 устройство переключения катодного потенциала

18 высоковакуумный ввод

19 высоковольтный импульс зажигания

20 вакуумный высоковольтный ввод

21 головка металлоплазменного напыления

22 ползунковый ввод

23 стержень металлоплазменного напыления

24 изолирующий стержень

25 наружная поверхность изолирующего стержня

26 конус изолирующего стержня

27 концевой торец

28 вращающийся высоковакуумный ввод

29 опорный фланец

30 проволочная сетка

31 цилиндрическая керамическая трубка

32 осевая область

33 подводящая проволока

34 центральная металлическая пластина (поджигающий электрод)

35 керамическое кольцо

36 круглое отверстие

37 пучок катодных проволок

38 металлическое кольцо

39 линия зажигания распылительной головки

40 перфорированная пластинка

41 направляющая ионный пучок трубка

42 дуга

43 металлоплазменная дуга

44 штриховая линия

45 штрихпунктирная линия

46 линия из штрихов и двойных точек

47 гофрированная трубка

А-А, В-В, С-С линии разреза на соответствующих фиг.1b, 2b и

D, Е направления линейного перемещения

d расстояние между анодным элементом и изолирующим элементом

угол конусности