Техника высокого вакуума. Лабораторный практикум doc
Испарительные ионно-геттерные насосы
жүктеу/скачать 6.33 Mb. Pdf көрінісі
|
|
Испарительные ионно-геттерные насосы Эффект ионного откачивания газов определяется, главным образом, следующими причинами. - Ионизованные молекулы активных газов, таких, как O 2 , H 2 , N 2 и СO 2 обладают значительно более высокой химической активностью по сравнению с нейтральными молекулами (сорбция). - Ионы, ускоряясь в электрическом поле, приобретают значительную кинетическую энергию и вследствие этого могут проникать вглубь поверхности, об которую они ударяются (ионная откачка). - При бомбардировке ионами катода, выполненного из геттерного материала, происходит его распыление. Образующиеся при этом частицы геттера при столкновении с молекулами газа могут их захватывать, обеспечивая, тем самым, дополнительное откачивание газа. Таким образом, в ионно-геттерном насосе необходимо обеспечить, в первую очередь, эффективную ионизацию молекул газа. Простейшим способом ионизации газа является столкновение атома (молекулы) газа с электроном, обладающим энергией достаточной для отрыва еще одного электрона. При высоких давлениях, например, атмосферном, длина свободного пробега электронов мала, и, следовательно, для ионизации газа требуется высокая напряженность электрического поля. При таких давлениях основным механизмом гибели ионов является их рекомбинация в газовой фазе, и откачивающий эффект будет незначительным. По мере уменьшения давления длина свободного пробега электронов увеличивается, соответственно уменьшается напряженность, необходимая для ионизации. При давлениях около 1 Па возникает значительный ионизационный ток, а рекомбинация ионов происходит, главным образом, на поверхности, обеспечивая эффективное связывание газа. При более низких давлениях длина свободного пробега электронов становится больше размеров вакуумной камеры и вероятность ионизационного столкновения электрона с молекулой газа существенно уменьшается. В этом случае для ионизации нужны поля с высокой напряженностью, а токи получаются слабыми. 78 Таким образом, для ионной откачки необходимо обеспечить высокую степень ионизации газа при низких давлениях, не прибегая при этом к слишком высоким напряжениям. Известны два метода эффективной ионизации газа при низких давлениях: создание большого числа свободных электронов и увеличение пути ионизации. Рассмотрим конструкцию и принцип работы испарительного ионно-геттерного насоса орбитронного типа (рис. 5). Увеличение эффективности ионизации в этом насосе достигается увеличением длины пробега электронов в радиальном электростатическом поле. Электроны эмитируются одним (3) или несколькими прямонакальными вольфрамовыми катодами. Наличие экрана (6) позволяет электронам миновать центральный стержневой анод (1). Положение и форма катода подобраны так, что осевая и радиальная симметрия электрического поля системы нарушена. Небольшое а б Рис. 5. Движение электронов (а) и схема (б) испарительного ионно-геттерного насоса орбитронного типа: 1 – стержневой анод, 2 – коллектор ионов (стенка корпуса насоса), 3 – катод, 4 – траектория электронов, 5 – акт ионизации, 6 – геттер, 7 – экранирующая пластина. положительное напряжение смещения на катоде (около 10 В) предотвращает попадание электронов на стенку насоса (2) и экранирующую сетку. Поэтому электроны двигаются по спиральным орбитам (4) со скоростью, имеющей осевую, радиальную и тангенциальную 79 составляющие, до тех пор, пока не ударятся о центральный стержень (1), приводя к нагреву и распылению титанового геттера. Так как попадание электронов на центральный стержень, имеющий малое поперечное сечение, затруднено, электроны движутся по орбитам достаточно долго, вследствие чего эффективность ионизации газа резко возрастает. Образовавшиеся ионы, ускоренные электрическим полем, попадают на коллектор в слой с напыляемым титаном, где происходит их химическое связывание с геттером, или же внедряются вглубь этого слоя и «замуровываются» вновь напыляемыми слоями. Недостатки насосов этого типа – наличие накаленных частей с ограниченным сроком службы, небольшой запас геттера и отсутствие саморегулирования скорости испарения. жүктеу/скачать 6.33 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|