專利名稱：濺射離子泵的磁組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被稱作濺射離子泵的真空泵，更具體地，涉及提供了改進(jìn)的濺射離子泵性能的磁組件。
背景技術(shù)：
濺射離子泵的基本結(jié)構(gòu)包括陽極、陰極和磁體。陽極包括可以是圓柱體形的一個(gè)或多個(gè)泵室。通常是鈦的陰極板位于泵室的相對(duì)的端部。磁組件產(chǎn)生沿陽極軸線定向的磁場(chǎng)。被施加在陰極板和陽極之間的通常是3kV到9kV的電壓產(chǎn)生電場(chǎng)，該電場(chǎng)使得電子從陰極被發(fā)射出。磁場(chǎng)引起長(zhǎng)的、差不多是螺旋形的電子軌跡。電子在到達(dá)陽極之前的相對(duì)長(zhǎng)的螺旋形軌跡提高了在泵室中與氣體分子碰撞的幾率。當(dāng)電子與氣體分子碰撞時(shí)，有從該分子釋放出另一電子的趨勢(shì)。由于電場(chǎng)的作用，陽離子行進(jìn)到陰極。與固體表面的碰撞產(chǎn)生被稱作濺射的現(xiàn)象，即從陰極表面噴射出鈦原子。被電離的分子或原子中的一些以足夠大的力撞擊陰極表面，以至于穿入固體，并保持被填埋。
現(xiàn)有技術(shù)的濺射離子泵具有通常令人滿意的性能。但是，離子泵通常在低壓下呈現(xiàn)變低的抽運(yùn)速率。此外，在非常的壓力下，離子泵可能會(huì)熄滅，根本不產(chǎn)生抽運(yùn)作用。陽極泵室的抽運(yùn)速率依賴包括磁場(chǎng)強(qiáng)度的若干參數(shù)而變化。
因而，需要改進(jìn)的濺射離子泵以及用于濺射離子泵的磁組件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種在離子泵中使用的磁組件。該磁組件包括具有界定了一個(gè)內(nèi)部區(qū)域的第一和第二側(cè)面以及第一和第二端部的磁軛、被布置在磁軛的第一和第二端部上的極性相反的主磁體和被布置在磁軛的第一和第二側(cè)面上的次級(jí)磁體。
次級(jí)磁體可以包括被布置在磁軛的第一側(cè)面上的極性相反的磁體以及被布置在磁軛的第二側(cè)面上的極性相反的磁體。次級(jí)磁體的每一個(gè)的位置與同樣極性的主磁體相鄰。
該磁組件可以結(jié)合任何濺射離子泵結(jié)構(gòu)使用。例如，該磁組件可以結(jié)合二級(jí)式(diode)離子泵和三級(jí)式(triode)離子泵使用。此外，該磁組件可以結(jié)合具有任何陽極室結(jié)構(gòu)的離子泵使用。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種離子泵包括一個(gè)或多個(gè)陽極泵室、接近所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室放置的陰極和用于在所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室中產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁組件。在陰極和所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室之間施加有電場(chǎng)。該磁組件包括被布置在陽極泵室的相對(duì)端部上的極性相反的主磁體以及被布置在陽極泵室的相對(duì)側(cè)面上的次級(jí)磁體。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種用于操作含有陰極和一個(gè)或多個(gè)陽極泵室的離子泵的方法。該方法包括在陰極和所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室之間施加電場(chǎng)，以及利用磁組件在陽極泵室中產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁組件包括被布置在陽極泵室的相對(duì)端部上的主磁體和被布置在陽極泵室的相對(duì)側(cè)面上的次級(jí)磁體。


為了更好地理解本發(fā)明，參考通過引用結(jié)合于此的附圖，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)濺射離子泵的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)濺射離子泵的簡(jiǎn)化示意圖；圖3是按照本發(fā)明實(shí)施例的濺射離子泵的簡(jiǎn)化示意圖；圖4是按照本發(fā)明實(shí)施例的濺射離子泵的實(shí)施例的側(cè)視圖；圖5是圖4中所示的濺射離子泵的俯視圖；圖6～圖8是在不同操作電壓下，對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的磁組件和對(duì)于按照本發(fā)明實(shí)施例的磁組件，作為壓力的函數(shù)的以升每秒為單位的氮抽運(yùn)速率的圖形；圖9是二級(jí)式濺射離子泵的簡(jiǎn)化示意圖；以及圖10是三級(jí)式濺射離子泵的簡(jiǎn)化示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出了現(xiàn)有技術(shù)濺射離子泵的示意圖。圓柱形陽極室20具有室軸22。陽極室20可以例如用不銹鋼制造。陰極板24和26位于陽極室20的相對(duì)的端部，并且可以垂直于室軸22。電源30在陰極板24、26與陽極室20之間施加通常是3kV到9kV的電壓。磁組件(沒有在圖1中示出)在陽極室20中平行于室軸22產(chǎn)生磁場(chǎng)32。
圖2中示出了具有多個(gè)陽極室的現(xiàn)有技術(shù)的濺射離子泵的示意圖。圖1和圖2中類似的元素具有相同的參考標(biāo)號(hào)。圖2的濺射離子泵包括位于陰極板24和26之間的多個(gè)陽極室20a、20b、...20n。電源30連接在陰極板24、26與陽極室20a、20b、...20n之間。磁組件40包括位于陽極室20a、20b、...20n的相對(duì)的端部的主磁體42和44。主磁體42可以具有面對(duì)陽極室20a、20b、...20n的北極，而主磁體44可以具有面對(duì)陽極室20a、20b、...20n的南極。由磁材料制成的磁軛50提供主磁體42和44之間的磁場(chǎng)的返回路徑。在圖2的結(jié)構(gòu)中，磁軛50具有通常為矩形的形狀。在其他的現(xiàn)有技術(shù)的濺射離子泵中，磁軛可以是一側(cè)開放的U形。主磁體42和44在陽極室20a、20b、...20n的區(qū)域中產(chǎn)生磁場(chǎng)32。圖2中所示的整個(gè)組件可以被密封在真空罩中。
陰極板24、26與陽極室20a、20b、...20n之間的電壓導(dǎo)致在陽極室容納空間內(nèi)產(chǎn)生自由電子。這些自由電子電離進(jìn)入陽極室的氣體分子。被電離的氣體分子被加速至通常由鈦或鉭制成的陰極板，引起陰極材料濺射到陽極室的表面上。被濺射的陰極材料容易抽運(yùn)氣體分子，是離子泵中的主抽運(yùn)機(jī)制。從電離過程所產(chǎn)生的次級(jí)電子維持陽極室中的等離子體，以便繼續(xù)抽運(yùn)作用。需要陽極室軸向的磁場(chǎng)，來在陽極室中維持長(zhǎng)的電子路徑，并維持穩(wěn)定的等離子體。磁場(chǎng)強(qiáng)度和場(chǎng)品質(zhì)是在離子泵中獲得高的抽運(yùn)速率的重要因素。
現(xiàn)有技術(shù)的離子泵對(duì)每個(gè)陽極結(jié)構(gòu)只包含兩個(gè)主磁體，如圖2所示，其中一個(gè)北極一個(gè)南極，互相平行地放置在陽極室的相對(duì)的端部。得到的磁通線穿過每個(gè)陽極室。在主磁體中心附近，磁通線平行于陽極室軸線。但是，在主磁體邊緣附近，磁場(chǎng)擾動(dòng)并偏離了軸向?qū)?zhǔn)。在主磁體邊緣附近，磁通線基本上偏離了室軸，導(dǎo)致這些位置的抽運(yùn)速率降低。計(jì)算表明，磁場(chǎng)強(qiáng)度從在主磁體中心的大約1,300高斯變化到在主磁體邊緣的大約600高斯，導(dǎo)致了在低磁場(chǎng)區(qū)域中陽極室抽運(yùn)速率的進(jìn)一步降低。
圖3中示出了按照本發(fā)明實(shí)施例的濺射離子泵的簡(jiǎn)化示意圖。陽極室120a、120b、...120n位于陰極板124和126之間，并與陰極板124和126隔開。該離子泵可以包括一個(gè)或多個(gè)陽極室。每個(gè)陽極室可以具有圓柱形結(jié)構(gòu)，并且可以用不銹鋼制造。陽極室120a、120b、...120n被定向，使得它們的軸線互相平行，并垂直于陰極板124、126。陰極板124和126可以用例如鈦或鉭制造。電源130在陰極板124、126與陽極室120a、120b、...120n之間施加通常是3kV到9kV的電壓。陰極板124和126被電連接在一起，并且陽極室120a、120b、...120n被電連接在一起。陰極板124和126可以被連接到在本實(shí)施例中例如是地的參考電壓。
磁組件140包括位于陽極室120a、120b、...120n的相對(duì)的端部的主磁體142和144，以及磁軛150。此外，磁組件140包括位于主磁體142和144邊緣附近的陽極室120a、120b、...120n側(cè)面的次級(jí)磁體160、162、164和166。如所示出的，主磁體142可以具有面對(duì)陽極室120a、120b、...120n的北極，主磁體144可以具有面對(duì)陽極室120a、120b、...120n的南極。次級(jí)磁體160和164可以具有面對(duì)陽極室的北極，并位于分別與主磁體142的邊緣142a和142b相鄰的陽極室的相對(duì)側(cè)上。次級(jí)磁體162和166可以具有面對(duì)陽極室的南極，并位于分別與主磁體144的邊緣144a和144b相鄰的陽極室的相對(duì)側(cè)上。主磁體142和144以及次級(jí)磁體160、162、164和166的布置在陽極室120a、120b、...120n中產(chǎn)生強(qiáng)度基本一致并且軸向方向基本一致的磁場(chǎng)132，從而增加濺射離子泵的抽運(yùn)速率。優(yōu)選地，磁場(chǎng)跨過陽極室在約10％的范圍內(nèi)強(qiáng)度一致，跨過陽極室在約15度的范圍內(nèi)軸向方向一致。但是，本發(fā)明并不限于這些范圍。
如圖3所示，磁軛150可以具有通常是矩形的結(jié)構(gòu)，包括端部150a、150b和側(cè)面150c、150d，它們限定了容納主和次級(jí)磁體、陰極板以及陽極室的內(nèi)部區(qū)域170。在圖3的實(shí)施例中，主磁體142被固定到磁軛150的端部150a的內(nèi)表面上，主磁體144被固定到磁軛150的端部150b的內(nèi)表面上。次級(jí)磁體160和162被固定到磁軛150的側(cè)面150c的內(nèi)表面上，次級(jí)磁體164和166被固定到磁軛150的側(cè)面150d的內(nèi)表面上。從而，極性相反的磁體160和162位于磁軛150的側(cè)面150c上，極性相反的次級(jí)磁體164和166位于磁軛150的側(cè)面150d上。次級(jí)磁體160、162、164和166的每一個(gè)的位置與同極性的主磁體相鄰。
圖4和圖5中分別示出了具有圖3的特征的濺射離子泵組件的實(shí)施例的側(cè)視圖和俯視圖。圖3～圖5中的類似的元素具有相同的參考標(biāo)號(hào)。具有連接凸緣202的真空罩200密封了陰極板124、126和陽極室120a、120b、...120n的區(qū)域。高電壓饋通204允許電源130連接到陰極板124、126和陽極室120a、120b、...120n。磁組件140的部件可以位于真空罩200外部，如圖5中最佳地示出的。
圖3中所示并在前面被描述的次級(jí)磁體160、162、164和166優(yōu)化了陽極室120a、120b、...120n區(qū)域中的磁場(chǎng)強(qiáng)度和場(chǎng)形狀。與現(xiàn)有技術(shù)的離子泵相比，改進(jìn)的磁組件獲得了更高的磁場(chǎng)強(qiáng)度，這直接得到了更高的抽運(yùn)速率。此外，改進(jìn)的磁組件提供了跨過主磁體142、144全部磁極寬度的更高的場(chǎng)品質(zhì)，使得所有的陽極室高速抽運(yùn)?？邕^主磁體142、144的全部寬度維持了良好的場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)和高的場(chǎng)強(qiáng)度。這兩個(gè)特性都使得抽運(yùn)速率增大，尤其是在低真空壓力下。
圖6、圖7和圖8示出了使用圖3中所示的磁組件和圖2中所示的現(xiàn)有技術(shù)的磁組件的25升/秒的離子泵的測(cè)得的氮抽運(yùn)速率。抽運(yùn)速率被繪制為以毫巴(托)為單位的入口壓力的函數(shù)。圖6圖示了在7kV的電源電壓下的操作，圖7圖示了在5kV的電源電壓下的操作，圖8圖示了在7kV的電源電壓下的操作。離子抽運(yùn)速率是按照ISO/DIS 3556-1.2在Fischer-Momsen室中被測(cè)量的。在圖6中，曲線300表示利用圖3的磁組件的離子抽運(yùn)速率，曲線302表示利用圖2的磁組件的抽運(yùn)速率。在圖7中，曲線310表示利用圖3的磁組件的抽運(yùn)速率，曲線312表示利用圖2的磁組件的抽運(yùn)速率。在圖8中，曲線320表示利用圖3的磁組件的抽運(yùn)速率，曲線322表示利用圖2的磁組件的抽運(yùn)速率。在全部的真空壓力下，在操作電壓的大的范圍中，利用圖3的改進(jìn)的磁組件的抽運(yùn)速率較高。
陽極室的抽運(yùn)速率依賴于若干參數(shù)而變化。但是，在抽運(yùn)速率等式中的一個(gè)主要的參數(shù)是磁場(chǎng)強(qiáng)度。上述的改進(jìn)的磁組件因?yàn)槿舾稍蚨玫搅颂岣叩某檫\(yùn)速率。如本領(lǐng)域所公知的，與濺射離子泵相關(guān)聯(lián)的有兩種離子抽運(yùn)模式。它們是HMF(高磁場(chǎng)模式)和LMF(低磁場(chǎng)模式)，其中最高的抽運(yùn)速率在HMF模式中獲得。從HMF到LMF的轉(zhuǎn)變發(fā)生在臨界真空壓力和由下式計(jì)算的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)變點(diǎn)處。
Btr=7.63×Ua/(Ra×P0.05)]]>其中，Ua是所施加的電壓，Ra是陽極室半徑，P是真空壓力。在某個(gè)點(diǎn)，轉(zhuǎn)變點(diǎn)的值超過了室中的實(shí)際磁場(chǎng)強(qiáng)度。抽運(yùn)作用從HMF模式變化到LMF模式，并且有效離子抽運(yùn)速率被降低。因此，希望在盡可能低的壓力下維持HMF模式。在轉(zhuǎn)變點(diǎn)上方的陽極室中的高磁場(chǎng)強(qiáng)度在較低的真空壓力下維持了HMF抽運(yùn)模式和最高的抽運(yùn)速率。
當(dāng)轉(zhuǎn)變磁場(chǎng)超過陽極室容納空間中的實(shí)際磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，LMF抽運(yùn)模式被啟動(dòng)。LMF模式是低真空壓力的主抽運(yùn)模式。LMF模式中抽運(yùn)速率S由下式給出S＝1.56E-0.5×(1-((1.5E0.6×P)/(1+(4.0E06×P)))×(P0.2)×(La)×(Ra2)×(B2)其中，P是真空壓力，La是陽極室長(zhǎng)度，Ra是陽極室半徑，B是以高斯為單位的磁場(chǎng)強(qiáng)度?？梢钥闯?，速率隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的二次方而增加，因此即使磁強(qiáng)度的少量增大也會(huì)得到LMF抽運(yùn)速率的較大增加。由于上述兩個(gè)原因，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度被增大的時(shí)候獲得了較高的離子抽運(yùn)速率。
另外，磁場(chǎng)的品質(zhì)對(duì)于高泵速也是重要的。如果磁場(chǎng)的強(qiáng)度跨過一組陽極室而變化，則在場(chǎng)較低的地方，或者在磁通線偏離與陽極室的軸線對(duì)準(zhǔn)的地方，抽運(yùn)作用被降低。在現(xiàn)有技術(shù)的離子泵磁組件中，在主磁體邊緣附近，磁場(chǎng)強(qiáng)度降低和場(chǎng)不對(duì)準(zhǔn)都發(fā)生，因此在主磁體邊緣附近的陽極室中的抽運(yùn)速率被降低了。這里所公開的改進(jìn)的磁組件提供了在主磁體的全部寬度上的相當(dāng)恒定的場(chǎng)質(zhì)量，使得在全部陽極室中維持了高的速率。這在工作泵中得到了高的整體抽運(yùn)速率。
此外，在例如10-8托或更低的低真空壓力下，在陽極室容納空間中很少的氣體分子會(huì)被電離。因此，產(chǎn)生了更少的用于維持等離子體和離子抽運(yùn)作用的次級(jí)電子。一些陽極室可能會(huì)熄滅，并且根本不提供抽運(yùn)作用。高的磁場(chǎng)更有效地將電子截獲到陽極室容納空間中，從而更有效地在例如10-9到10-12托的較低真空壓力下維持抽運(yùn)作用。
作為附帶效應(yīng)，離子泵的啟動(dòng)也被改善了。在低于10-7托的真空壓力下，由于會(huì)激起等離子體的電離事件的概率低，所以離子泵很難啟動(dòng)。較高的磁場(chǎng)會(huì)更有效地截獲電子，并很大的改善泵室中的電離，從而改善離子泵的啟動(dòng)。
圖3～圖5的實(shí)施例含有六個(gè)磁體，包括兩個(gè)主磁體和四個(gè)次級(jí)磁體。主磁體在陽極室的區(qū)域中提供主磁場(chǎng)。主磁體142和144可以是在磁軛150的相對(duì)的端部上的單快的磁材料，一個(gè)北極一個(gè)南極。每個(gè)主磁體可以包括兩個(gè)或更多個(gè)并排放置的磁性元件。后者的結(jié)果可以具有更低的制造成本。優(yōu)選的實(shí)施例使用鐵氧體磁體，但是也可以使用電磁體或者稀土磁體，例如釤-鈷。陽極室可以是半徑在約1～50毫米(mm)的范圍內(nèi)，長(zhǎng)度在約1～50mm的范圍內(nèi)。優(yōu)選的實(shí)施例含有六塊磁體，如圖3所示。但是，磁組件可以使用十塊磁體，其中兩個(gè)另外的磁體在陽極結(jié)構(gòu)的頂部上，兩個(gè)另外的磁體在陽極結(jié)構(gòu)的底部上，以形成六面的磁箱，該磁箱更進(jìn)一步地將磁場(chǎng)容納在陽極室的區(qū)域中。磁體可以是厚度約1～50mm，并在寬度和高度上稍大于離子泵的陽極結(jié)構(gòu)?？商娲?，可以在陽極結(jié)構(gòu)的頂部和底部上使用磁鋼板，以容納磁場(chǎng)，減少在泵容積范外側(cè)附近的區(qū)域中的雜散磁場(chǎng)，并在陽極室的容納空間中提供更一致的場(chǎng)。優(yōu)選的實(shí)施例可以使用從寬度1厘米到幾厘米的主極間隙。整個(gè)離子泵組件可以被密封在真空罩中，并被安裝到具有連接凸緣的真空系統(tǒng)上，或者可以被集成到大的真空系統(tǒng)的內(nèi)部。
磁軛150提供了磁通返回路徑。磁軛被配置為將在磁軛中返回的磁通集中，以最大化在陽極室容納空間中的磁極之間的場(chǎng)強(qiáng)度。這種結(jié)構(gòu)也減少了泵容納空間外側(cè)的雜散磁場(chǎng)，這些雜散磁場(chǎng)可能會(huì)干擾在其上安裝離子泵的任何系統(tǒng)，例如科學(xué)儀器、粒子加速器或者射頻(RF)功率管中的帶電粒子束。磁軛150可以用高磁導(dǎo)的材料制成，例如AISI 1006或AISI1010低碳鋼或者商用合金鋼。主磁體和次級(jí)磁體的厚度和寬度、磁軛的厚度和形狀以及磁體之間的距離可以改變，以優(yōu)化磁場(chǎng)強(qiáng)度和場(chǎng)品質(zhì)。對(duì)于具有不同抽運(yùn)要求、不同氣體核素、不同操作壓力以及不同物理空間要求的離子泵，可能需要這種優(yōu)化。
本領(lǐng)域公知的有多種不同的濺射離子泵結(jié)構(gòu)。圖9示出了與上面描述的并在圖3～圖5中示出的濺射離子泵相對(duì)應(yīng)的二級(jí)式濺射離子泵的簡(jiǎn)化示意圖。圖3～圖5以及圖9中的類似的元素具有相同的參考標(biāo)號(hào)。為了便于圖示，圖9中省略了磁組件。但是，圖9的二級(jí)式濺射離子泵可以包括上面描述的并在圖3～圖5中示出的磁組件。
如圖9所示，陰極板124和126被固定到真空罩200上，真空罩200被連接到例如地的參考電壓。陽極室120a、120b等通過電源130被正電壓偏壓。陰極板124和126被從陽極室120a、120b等隔開。
圖10中示出了三級(jí)式濺射離子泵的示意圖。圖9和圖10中的類似的元素具有相同的參考標(biāo)號(hào)。三級(jí)式濺射離子泵包括與陽極室120a、120b、...120n的第一端隔開的柵格陰極400以及與陽極室120a、120b、...120n的第二端隔開的柵格陰極402。柵格陰極400和402被與真空罩200隔開。在圖10的三級(jí)式離子泵中，陽極室120a、120b、...120n和真空罩200被連接到例如地的參考電壓。柵格陰極400和402通過電源130被正電壓偏壓。
上面已經(jīng)描述了具有圓柱形陽極室的濺射離子泵。但是，本領(lǐng)域中公知的有許多不同的陽極室結(jié)構(gòu)。大體上，陽極室可以具有圓形、方形或任意形狀的橫截面。被稱作“星室”的濺射離子泵結(jié)構(gòu)使用以星形圖案形成的陰極。星室濺射離子泵有Varian公司制造和出售。另一種陽極室結(jié)構(gòu)使用被形成為波狀結(jié)構(gòu)并被接合在一起的多個(gè)金屬條，以形成陽極室。陽極室的橫截面形狀取決于部件金屬條的形狀，但是可以類似于橢圓形或者變形的圓形。
應(yīng)當(dāng)理解，在上面被描述并在圖3～圖5中示出的磁組件可以結(jié)合任何濺射離子泵結(jié)構(gòu)使用，包括但不限于二級(jí)式結(jié)構(gòu)和三級(jí)式結(jié)構(gòu)。此外，在上面被描述并在圖3～圖5中示出的磁組件可以結(jié)合任何陽極室結(jié)構(gòu)使用。這里所描述的磁組件可以結(jié)合任何濺射離子泵結(jié)構(gòu)使用，以在陽極室中提供強(qiáng)度基本一致并且軸向方向基本一致的磁場(chǎng)。
已經(jīng)如此描述了本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例的若干方面，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易想到各種替代、修改和改進(jìn)。這樣的替代、修改和改進(jìn)將被認(rèn)為是本公開的一部分，并且將被認(rèn)為是在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。相應(yīng)地，上述說明和圖形僅是示例的方式。
權(quán)利要求
1.一種在離子泵中使用的磁組件，包括具有第一和第二側(cè)面以及第一和第二端部的磁軛，所述第一和第二側(cè)面以及所述第一和第二端部界定了一個(gè)內(nèi)部區(qū)域；被布置在所述磁軛的所述第一和第二端部上的極性相反的主磁體；和被布置在所述磁軛的所述第一和第二側(cè)面上的次級(jí)磁體。
2.如權(quán)利要求1所述的磁組件，其中，所述次級(jí)磁體包括被布置在所述磁軛的所述第一側(cè)面上的極性相反的磁體以及被布置在所述磁軛的所述第二側(cè)面上的極性相反的磁體，其中，所述次級(jí)磁體的每一個(gè)的位置與同樣極性的主磁體相鄰。
3.如權(quán)利要求1所述的磁組件，其中，所述主磁體和所述次級(jí)磁體被配置成在所述內(nèi)部區(qū)域中產(chǎn)生基本上一致的磁場(chǎng)。
4.一種離子泵，包括一個(gè)或多個(gè)陽極泵室；接近所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室放置的陰極，其中，在所述陰極和所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室之間施加有電場(chǎng)；和用于在所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室中產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁組件，所述磁組件包括被布置在所述陽極泵室的相對(duì)端部上的極性相反的主磁體；和被布置在所述陽極泵室的相對(duì)側(cè)面上的次級(jí)磁體。
5.如權(quán)利要求4所述的離子泵，其中，所述磁組件還包括具有第一和第二側(cè)面以及第一和第二端部的磁軛，所述第一和第二側(cè)面以及所述第一和第二端部界定了一個(gè)內(nèi)部區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5所述的離子泵，其中，所述主磁體被布置在所述磁軛的所述第一和第二端部上，并且其中，所述次級(jí)磁體被布置在所述磁軛的所述第一和第二側(cè)面上。
7.如權(quán)利要求6所述的離子泵，其中，所述次級(jí)磁體包括被布置在所述磁軛的所述第一側(cè)面上的極性相反的磁體以及被布置在所述磁軛的所述第二側(cè)面上的極性相反的磁體，其中，所述次級(jí)磁體的每一個(gè)的位置與同樣極性的主磁體相鄰。
8.如權(quán)利要求4所述的離子泵，其中，所述主磁體和所述次級(jí)磁體被配置成在所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室中產(chǎn)生基本上一致的磁場(chǎng)。
9.如權(quán)利要求4所述的離子泵，其中，所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室具有第一和第二端部，并且其中，所述主磁體與所述陽極泵室的所述第一和第二端部隔開。
10.如權(quán)利要求4所述的離子泵，其中，所述陰極包括與所述一個(gè)或多個(gè)陽極室的第一和第二端部隔開的陰極板。
11.如權(quán)利要求4所述的離子泵，還包括被耦合在所述陰極和所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室之間的電源。
12.如權(quán)利要求4所述的離子泵，其中，所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室和所述陰極具有二級(jí)式離子泵結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求4所述的離子泵，其中，所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室和所述陰極具有三級(jí)式離子泵結(jié)構(gòu)。
14.一種用于操作含有陰極和一個(gè)或多個(gè)陽極泵室的離子泵的方法，所述方法包括在所述陰極和所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室之間施加電場(chǎng)；以及利用磁組件在所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室中產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁組件含有在所述陽極泵室的相對(duì)端部上的主磁體和在所述陽極泵室的相對(duì)側(cè)面上的次級(jí)磁體。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，產(chǎn)生磁場(chǎng)的所述步驟包括在所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室中產(chǎn)生基本一致的、軸向的磁場(chǎng)。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，產(chǎn)生磁場(chǎng)的所述步驟包括提供具有界定了一個(gè)內(nèi)部區(qū)域的第一和第二側(cè)面以及第一和第二端部的磁軛，將所述主磁體放置在所述磁軛的所述第一和第二端部上，以及將所述次級(jí)磁體放置在所述磁軛的所述第一和第二側(cè)面上。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，放置所述次級(jí)磁體的所述步驟包括將極性相反的次級(jí)磁體放置在所述磁軛的所述第一側(cè)面上，以及將極性相反的次級(jí)磁體放置在所述磁軛的所述第二側(cè)面上，其中，所述次級(jí)磁體的每一個(gè)的位置與同樣極性的主磁體相鄰。
18.一種在離子泵中使用的磁組件，包括具有第一和第二側(cè)面以及第一和第二端部的磁軛，所述第一和第二側(cè)面以及所述第一和第二端部界定了一個(gè)內(nèi)部區(qū)域；被分別布置在所述磁軛的所述第一和第二端部上的包括第一主磁體的極性相反的主磁體；和次級(jí)磁體，所述次級(jí)磁體包括被布置在所述磁軛的所述第一側(cè)面上的極性相反的第一和第二次級(jí)磁體以及被布置在所述磁軛的所述第二側(cè)面上的極性相反的第三和第四次級(jí)磁體，其中，所述次級(jí)磁體的每一個(gè)的位置與同樣極性的主磁體相鄰。
19.如權(quán)利要求18所述的磁組件，其中，所述主磁體和所述次級(jí)磁體被配置成在所述磁軛的所述內(nèi)部區(qū)域中產(chǎn)生基本上一致的磁場(chǎng)。
全文摘要
一種離子泵包括一個(gè)或多個(gè)陽極泵室、接近所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室放置的陰極和用于在所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室中產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁組件。在所述陰極和所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室之間施加有電場(chǎng)。磁組件包括被布置在所述陽極泵室的相對(duì)端部上的極性相反的初級(jí)磁體以及被布置在所述陽極泵室的相對(duì)側(cè)面上的次級(jí)磁體。所述磁組件還可以包括提供磁通返回路徑的磁軛。磁組件在所述一個(gè)或多個(gè)陽極泵室中產(chǎn)生基本一致的軸向磁場(chǎng)。
文檔編號(hào)H01J41/00GK1708822SQ200380100242
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2003年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者查爾斯·伯金斯, 巴里·曼利 申請(qǐng)人:瓦里安有限公司