真空系统设计（高电压输入电极密封结构）

真空系统是指由真空泵、真空计及各种零件通过管道以适当的方式联接，组合成能达到一定真空度要求的装置。真空系统的基本要求是都有哪些？

3.4 电输人密封连接

3.4.2.3 高电压输入电极密封结构

真空中常用的高电压输人电极密封结构有玻璃-金属封接结构、金属封接-金属封接结构和可拆卸高压电输入结构。

设计高压电输人电极结构时，除了考虑绝缘子的耐压强度外，还要考虑接线柱与壳体之间气体问隙的绝缘强度。为了防止击穿，气体间隙要足够大，并且要清除零件的尖角，表面要光滑。应用在真空镀膜及气相沉积设备中的高压电极，在设计中还要考虑电极的屏蔽结构，以防镀膜材料或沉积物污染电极，降低电极的绝缘性能。

图3- 104外套水冷 式镍铬电加热大电流输人电极

1一电极; 2-螺母; 3-垫片; 4一绝缘套管; 5-密封圈; 6-真空炉盖

图3- 105水冷 式镍铬丝加热电极

1, 6, 9-螺母; 2-镍铬丝;3-炉体; 4-绝缘体; 5- -密封圈;7- -电极;

8-外接线排;10-封水密封圈; 11-水管接头

图3- 106固定型可拆卸低电压超大电流电极 (10V, 3000A)

1-铜电极杆; 2-密封垫圈; 3-绝缘套;

4-真空室体;5-电极导人套; 6- 紧固螺母

图3- 107固定式低电压超大电流水冷电极 (10V， 4000A)

1- -冷却水管; 2-固定螺母; 3-输电铜排; 4- 绝缘密封套;

5- 真空室体; 6- -0型密封圈; 7-铜水冷电极

A 玻璃-金属封接电极

玻璃-金属封接电极形式见表3-34。

表3-34玻璃.金属封接真空电极形式

B 金属封接-金属封接电极

金属封接-金属封接电极形式见图3- 108。

图3-108金属封接- 金属封接电极形式

C可拆卸高压电极引入结构

图3-109~图3-114所示是可拆卸高压电极引入结构形式，该结构采用金属封接、玻璃或聚四氟乙烯等作为绝缘体，可耐电压(一股为直流电压)达数千伏，其中图3-110 ~图3-112所示的电极采用金属封接作为绝缘体，可向真空中进行大电流的传导;图3-113 所示为一种玻璃金属封接的高电压大电流输人、法兰连接的电极密封结构:图3-114所示为可应用于常温的高压大电流输人可拆卸电极，其绝緣体采用聚四氟乙烯。

图3-109高压大电 流可拆卸电极

1一电极杆; 2-金属封接绝缘体;3-法兰压板; 4, 5-密封圈

图3-110耐压数千伏大电流金属封接密封电极

1一电极杆; 2, 5-金属封接绝缘体;3-密封圈; 4-真空室壁

图3-111耐高压 大电流金属封接密封电极

1, 4, 5-密封圈; 2-电极杆;3, 6-绝缘金属封接体; 7-稳固圈

图3-112 2kV、 120A 高压大电流电极

1一电极外接法兰; 2-密封圈; 3-金属封接绝缘体; 4-金属封接环; 5-电极杆

图3-115为金属封接-金属封接式高电压传导输人电极结构，适用于超高真空系统中的直流高压电的引人。

图3-116所示为国产JB型真空高电压输人电极。该电极是由真空金属封接、可伐和不锈钢法兰焊接而成，具有可靠的密封性能和良好的高压绝缘性能，最高输人电压为10kV (DC)， 输人电流10A,可应用于烘烤温度不超过400C的超高真空和高真空系统中。

D高频高电压真空输入电极

图3-117所示为传导高压高频电流的电极结构。该电极接头由无磁材料构成，在RF感应领域中具有优良特性，可广泛应用在大频率高频感应的输人输出领域，特别是应用在真空感应加热线圈上。

图3-1135kV、 10A高压大电流电极玻璃封接结构

图3-114 5kV、 20A高压大电流可拆卸电极

1- 绝缘防护罩; 2-铜电极杆;3- 绝缘座; 4-绝缘套简;

5- 真空室体;6-密封圈; 7-电极屏蔽罩

图3-115可伐管- 金属封接封接电极

1一可伐管; 2- -电极杆; 3-金属封接; 4一散热片

图3-116 JB型真空高电压输人电极

图3-117传导高压高频电流的电极结构

图3-118所示为高频率大功率电输人水冷电极接头。该接头为金属金属封接密封结构，全部由无磁材料构成，如无氧铜、不锈钢，在RF感应领域中具有优良特性，因此可广泛应用在大频率高频感应的输人输出领域，特别是应用在真空感应加热线圈上。接头成对使用，一个用于引人电源和冷媒到系统中，另一一个用于引出系统。

由于RF电源的集肤效应，必须对金属封接和金属的密封面进行强制性冷却，以防止密封面过热，因此使用接头时，必须采用开式或闭式冷却系统。

目前，国产的高频大功率电输人水冷电极接头的传输功率从10 ~35kW,频率从450kHz ~ 13.5MHz,最高电压可达10kV (DC) 。

图3-118高频率大功率电输入 水冷电极接头

(a) 双芯Del- seal Flange; (b) 双芯Kwik- Flange