濺射離卐子泵的結構及其抽氣機理

2020-05-06 真空技術¤網 真№空技術網整理

  濺射離子泵又稱¤潘寧泵,它是靠潘寧放電維持抽氣的一種無油清潔超高真□ 空泵。是目前抽惰性氣體較好的真空獲得設備。

一、濺射離子泵的結構

  濺射離子泵主要由陽極、陰極、磁場和電源四大部分組成。根據陰極、陽極和電位的不同,可以有好幾種不同結構,這裏僅介紹最簡單的二極型濺射離子泵。

濺◥射離子泵示意圖

圖4:濺射離子泵示意圖

  如圖4所示,陽極由多個本體不銹鋼圓筒(或四方格、六方格)組成,放於兩塊由鈦板組成的陰極之間,磁場方向與陰極板垂直⊙,當陽極加上適Ψ當高壓(對□陰極為正電位)時,在陽極小室內產∴生放電,這種放電在壓強低於1Pa時發生,放電可維持到很低的壓強。

二、濺射離子泵的抽ㄨ氣機理

  如圖5所示,在每個陽極筒【內發生的物理過程,可分掌心不停跳動解成六個步驟展開說明。

濺射離子泵抽氣】機理示意圖

圖5:濺射離子泵抽氣機理示意圖

  1、圖中A表示在低壓下,當陰極和陽極間加№上高壓時,引起場致發射。

  2、圖中B表示在電、磁場作用下電子作螺旋運動。

  3、圖中C表示電子與氣體分子碰撞產生正離子和↓二次電子,引起雪崩一個月效應。

  4、圖中D表示正∮離子轟擊鈦陰極,濺散出鈦原子落在陽極筒上,形成新鮮鈦膜〗,也有的落在陰板外圍區(β區)。

  5、圖中E表示活性氣』體與新鮮鈦膜反應形成化合物,化學吸附在陽極筒內壁。隋性氣體被電離,離子在電場作用下轟擊陰極過程中被排出。其排除方式為:(1)離子直接打入陰極表面內或β區(如圖中a);斜射的離子切入陰極表面,離子和鈦一起被掀掉,埋葬在β區(圖中b);(2)離子沒打入■陰極內,從陰極得一電子恢復為中性原▽子或分子,反射到陽極內表面被埋掉(圖中c),這叫“荷能中性粒子反射”。

  6、圖中F表示對於氫,由於其質≡量小,氫離子轟︾擊鈦板的濺射產額甚低,氫離子 H2+ 或 H+ 打到鈦板上與電子吸納著周圍六次雷劫復合變成H原子,然後擴散入鈦的晶格內,形成TiH固溶體而被排出。

  常溫♂下這種固溶體中H2的濃度為0.05%,當溫◥度高於250oC以上時,便又開始分解放出氫。鈦大量吸氫後。由於放熱反應鈦板溫度上升,達到250oC以後,除重新▂釋放氫之外並導致鈦板晶格膨脹造成龜裂。

  通常需加大鈦板的散熱能力來改善濺射離子泵對氫的排除能力。要提高對氫的】抽速,需保持鈦板△表面清潔,選用晶格常數較大∩的β-Ti或鈦合金作為陰極板,或引入與氫可比擬的氬含量。因氬的濺散產額高,可提高對氫的@ 抽速。

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