В магнитных насосах используется поглощение газов титаном, распыляемым с катода высоковольтным разрядом в магнитном поле. Эти насосы впервые были созданы в 1956—1958 гг. Э. М. Рейхруделем в СССР и Холлом в США.

На рис. 24 показана одиночная ячейка насоса. Катод образован двумя титановыми пластинами, ячеистый анод насоса имеет вид ящика для яиц, магнитное поле нормально катоду. Ресурс работы этих насосов достигает нескольких десятков тысяч часов. Однако они имеют большой вес сравнительно с насосами ГИН.

Высокое напряжение по дается: в насосах НЭМ — положительное на анод; в насосах НОРД — отрицательное на катод. Самостоятельный разряд в этих насосах может существовать до очень низких давлений порядка 10^-12 тор, так как из-за колебаний и закручивания электронных траекторий эффективность ионизации очень велика.

Ионная бомбардировка распыляет катод, микрочастицы титана оседают на деталях насоса и образуют активную пленку, сорбирующую газы. Химически активные молекулы образуют соединения с титаном и покрываются следующими слоями титана. Инертные газы, не соединяющиеся с титаном, откачиваются с малой скоростью из-за внедрения ионов в катод или сорбции и замуровывания нейтральных молекул на аноде. Распыление катода может привести к обратному выделению инертных газов, что проявляется в виде «аргонной нестабильности» магниторазрядных насосов (периодические колебания давления в диапазоне от 10^-5 до 2*10^-4 тор). Поглощение инертных газов происходит на «затененных» участках поверхности катода напротив ребер анода, где нет ионной бомбардировки.

Рис. 25 Насос электроразрядный магнитный НЭМ-30-2: 1 — входной патрубок, 2 — ячеистый анод. 3 — постоянный магнит.

Достоинством магниторазрядных насосов является постоянство быстроты откачки в широком диапазоне давлений. Работа насоса слабо зависит от величины магнитного поля при полях свыше 1 —1,5 кгс. При тщательном многочасовом обезгаживании предельный вакуум насосов достигает 10^-11 тор; при обычной эксплуатации — порядка 10^-9 тор. Предельный вакуум определяется равновесием поглощения и выделения газа на катоде.

Рис 26 Насос НЭМ 100 2 с блоком питания.

Конструкция магниторазрядных насосов показана на рис. 25 на примере НЭМ-30-2. Секционирование анода применяется для повышения производительности, одна ячейка размером 20x20x15 мм3 при поле 700 гс и напряжении 7 кв обеспечивает быстроту откачки около 0,30 л/сек. Катод выполняется из титана, сочетающего хорошую распыляемость с сорбционной способностью; анод и корпус — из немагнитной стали. Применяют постоянные магниты из оксидно-бариевого материала. Магниты снимают с насосов при их прогреве. Отечественная промышленность выпускает серию насосов НЭМ с быстротой откачки от 0,2 до 7000 л/сек (рис. 26). Параметры некоторых из них приведены в табл. 15.

Таблица 15

Блоки питания насосов имеют обозначения БПНЭМ-300 или ВИПНЭМ-1Т; они содержат высоковольтный выпрямитель и многопредельный прибор контроля тока разряда, по которому можно оценить давление в насосе. Крупные насосы (НЭМ-7Т-1) имеют сдвоенные блоки питания и групповые системы электродов с частичным отключением. Начальное давление насосов НЭМ порядка 10^-2—10^-3 тор. Определяется оно максимально допустимым током разряда насосов НОРД, составляет 5*10^-2 (у насосов НЭМ 10^-2 тор).

Разработан триодный магниторазрядный насос МАРТ, который благодаря двухпотенциальной триодной схеме обладает повышенной быстротой откачки инертных газов. Анодная и две катодные решетки собраны на керамических изоляторах. Роль коллектора ионов выполняет корпус насоса, его напряжение — промежуточное между напряжениями анода и катода. Часть ионов с небольшой энергией оседает на коллекторе и покрывается напыляемым титаном, при этом сам коллектор не распыляется из-за слабой бомбардировки. Поэтому насос МАРТ не подвержен аргонной болезни, он имеет быстроту откачки по воздуху 30, по аргону 10 л/сек; предельный вакуум 10^-10 тор.

Магниторазрядный насос ТРИОН-150 отличается наиболее низким предельным остаточным давлением 10 11 тор и повышенным давлением запуска 5 • 10^-2 тор (рис. 28). Такие характеристики получены в результате охлаждения электродов насоса водой при запуске и жидким азотом в режиме предельного вакуума. Благодаря однопотенциальной триодной схеме у насоса ТРИОН увеличена быстрота откачки инертных газов. Охлаждаемые полые анод и коллектор изготовлены из меди и могут соединяться с азотопроводом от сосуда Дьюара или с водопроводной линией. Быстрота откачки достигает 200 л/сек (без азотного охлаждения 130л/сек). Насос ТРИОН-150 обезгаживается прогревом при температуре 400—450° С; магнитное поле создается оксидно-бариевыми постоянными магнитами.

 Быстрота откачки при охлаждении насоса ТРИОН жидким азотом возрастает за счет двух эффектов: термическая эффузия приводит к увеличению концентрации газа в ячейках, при этом увеличивается разрядный ток; сорбционная способность титана возрастает при низких температурах, что приводит к повышению быстроты откачки без увеличения тока.