Свойства вакуума |
Особенности вакуумных систем |
контрольно-измерительная аппаратура |
Течеискатели |
Вакуумные материалы |
Уплотнители и и смазки |
Вакуумные вентили и переходники |
Запорные устройства |
Способы соединения вакуумных систем |
Общие принципы |
Подбор вакуумных насосов |
Масляные средства откачки |
Вакуумометрические приборы |
Вакуумные установки |
Сорбционные средства откачки |
Физические явления в вакууме |
Устройства ионных насосов |
Получение вакуума - Насосы для высокого вакуума | |||||||||
Cтраница 4 из 7 Механизм связывания газов изучался методом авторадиографии, используемым для исследования катодов насоса после откачивания криптона, меченого радиоактивным изотопом. Эти исследования показали, что часть молекул инертных газов адсорбируется на аноде. Механизм этого явления был предложен Джепсеном.
Рис. 3.29. Принцип действия электроразрядного насоса. Нейтральные частицы: ?—химически активных газов; ? — инертных газов. Ионизированные молекулы; А — химически активных газов; А — инертных газов. Энергия нейтралов зависит or угла падения ионов и атомной массы материала катода.. В случае бомбардировки титана при нормальном угле падения эффективная энергия отраженных атомов инертных газов невелика. Поэтому скорость откачки инертных газов, и в особенности аргона, мала и для насоса Холла составляет 1 % от скорости откачки азота. Рассмотрим также механизм откачивания водорода. Водород эффективно адсорбируется титаном с образованием: псевдогидридов, которые легко диссоциируют при повышенна температуры. Кроме того, вследствие малой массы иона водорода его энергии недостаточно для распыления титана. Поэтому при откачке водорода происходит падение скорости; откачки с течением времени в процессе достижения равновесия между процессами адсорбции и диссоциации гидридов. Таким образом, выделение газа катодом представляет собой, еще одну проблему, характерную для ионного насоса с холодным катодом. В том случае, когда откачиваемые газы содержат инертные газы и особенно аргон, рассмотренные выше явления приводят к флуктуациям давления, в результате чего происходят периодические выбросы газа, приводящие к увеличению давления более чем в 10 раз. Этот эффект называется аргонной нестабильностью. Низкая скорость откачки и аргонная нестабильность потребовали дальнейшего усовершенствования конструкции насоса Холла. Поскольку считалось, что откачивание инертных газов происходит, главным образом, в результате замуровывания их. ионов распыляемым металлом на катоде, все попытки усовершенствования насоса были направлены на усиление этого эффекта. Брубейкер предложил триодный насос, в котором повышение эффективности распыления катода достигалось за счет уменьшения угла падения ионов на катод. В этой конструкции (рис. 3.30, а) катод играет роль только источника титана, а сорбирующей поверхностью является стенка насоса (коллектор), которая поддерживается под средним потенциалом между потенциалами катода и анода. Образующиеся положительные ионы, двигаясь к катоду, проходят через отверстия решетчатого (или сетчатого) катода, входят в тормозящее электрическое поле и с небольшими скоростями достигают коллектора, где они нейтрализуются и замуровываются распыленным металлом катода. Поскольку ионы непосредственно-не бомбардируют коллектор, выделения поглощенного газа не наблюдается.
Рис. 3.30. Схемы различных ячеек ионно-сорбционных насосов. A — триод Брубейкера ; б — диод с ребристым катодом Джепсена; в — триод Гамильтонаа г — дифференциальный ионный иасос Тома и Джеймса; д — магнетронный насос Эндрью; —коллектор; 2 — катод; 3 —анод. Позже было обнаружено, что эффективность откачки триодного насоса не изменяется в случае подсоединения коллектора к аноду (рис. 3.30, в), что, естественно, противоречит предполагаемому механизму поглощения ионов -в триодном насосе. При скользящем ударе ионов о катод образующиеся нейтралы сохраняют значительную долю энергии падающего иона. Поэтому разумно предположить, что в триодном насосе откачка инертных газов происходит за счет поглощения высокоэнергичных нейтралов, а не ионов. Как было показано, скорость откачки аргона в триодных насосах на 25% выше, чем азота, при полном отсутствии аргонной нестабильности даже в случае откачки чистого аргона. Однако вследствие большого диаметра корпуса триодного насоса по сравнению с диодным необходимо использовать в триодном насосе магниты с более высокой магнитной индукцией, иначе скорость откачки у него будет ниже, чем у диодного. Кроме того, высказывались замечания по поводу сложной конструкции катода, в связи с чем Джепсеном был предложен альтернативный вариант насоса с ребристыми катодами (рис. 3.30, б). Повышение скорости откачки аргона в этом насосе связано с увеличением рабочей поверхности катода, разделением областей распыления и осаждения, а также с повышением эффективности распыления катода вследствие скользящей бомбардировки ионами боковой поверхности ребер катода. |
= | |