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鈦泵和濺射離子泵的工作原理

2022-04-11 10:02:26 瀏覽次數:


鈦泵的工作原理


真空的本質是具有較低氣體分子濃度的空間。因此,真空可以通過降低空間中氣體分子的濃度而獲得,而不需要實際的排氣過程。鈦泵是基于這一原理制造的。鈦原子通過加熱、電離等方法與空間氣體分子發生一系列復雜的物理化學反應,使氣體分子與鈦原子一起沉積,從而達到降低空間氣體分子濃度的目的。這是鈦泵的基本工作原理。這與壓縮泵的原理不同(即氣體從一方壓縮到另一方獲得真空)。

濺射離子泵的原理



早在本世紀初,一些化學活性強的金屬就蒸發在真空電子管中,與管道中未清洗的氣體發生反應,從而降低了空間中氣體分子的濃度。這種金屬和具有相同功能的材料被稱為吸氣劑,這種方法被稱為化學去除。實驗證明,鈦可以連續蒸發到冷卻墻上,形成相當快的泵和簡單的升華泵。


電離吸附也可用于捕獲氣體分子。正離子可以通過高速電子轟擊氣體分子獲得。正離子在電場的作用下被驅逐到負電*。中和后,由于分子間的范德瓦爾斯力被金屬吸附,不再離開電*。這降低了空間氣體分子的濃度,達到了獲得真空的目的。這種現象稱為電清除,通過電清除達到除氣目的的泵稱為離子泵。離子泵對吸附的氣體沒有選擇性。

離子泵和升華泵都可以獲得很高的真空度,但很難單獨使用它們來獲得更高的真空度。這與它們的工作機制有很大關系。依靠物理吸附的離子泵捕捉氣體分子的能力有限;升華泵雖然產生較大的化學鍵,但表面容易飽和,影響氣體的進一步吸收。升華泵對惰性氣體的吸附效果不好。因此,結合兩種泵可以獲得更好的吸氣效果。


濺射離子泵的組成


濺射離子泵主要由陽*、陰*、永磁鐵和泵體組成。


陽*是一種由多個不銹鋼制成的蜂窩狀結構。陰*是兩塊平行的鈦合金板,將陽*夾在中間,保持一定距離,并通過高壓絕緣陶瓷連接。陽*施加3~7kVDC高壓,陰*接地。陰*板內部密封,泵體外吸附兩塊永磁鐵。磁場方向垂直于*板,磁感應強度為1000~2000gs。


濺射離子泵的工作過程


濺射離子泵又稱潘寧泵,顧名思義,是利用潘寧放電進行除氣。濺射離子泵是目前較好的真空泵設備。


濺射離子泵的工作過程比較復雜,可簡單概括如下:


首先,當電源啟動時,陰陽*板之間會產生高壓。由于水平間距很近,根據E=U/d,電場強度E值很大,尤其是在陽*筒壁的邊緣。在強大的電場和平行磁場的作用下,電子通過螺旋線高速運動,大大提高了與氣體分子碰撞的概率。電子在空間與氣體分子碰撞中產生正離子和二次電子,產生的電子繼續與氣體分子碰撞,產生新的正離子和電子。這種放電稱為潘寧放電,可以在很低的壓力下進行。


氣體分子電離后形成的正離子加速向陰*板移動。由于能量大,沖擊陰*時會產生強烈的濺射,大量鈦原子被轟擊,沉積在陽*壁和陰*板上受離子轟擊較弱的區域,形成新鮮的鈦膜吸附活性氣體,惰性氣體埋在陰*濺射較弱的區域。


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