Гетероионные насосы

Ионно-сорбционная откачка использует два типа поглощения газа: внедрение ионов в объем твердого тела под действием электрического поля и химического взаимодействие откачиваемых газов с тонкими пленками активных металлов. Высокоэнергетичные ионы или нейтральные частицы, бомбардируя твердое тело, проникают в него на глубину достаточную для их растворения. Это ионная откачка. При откачке существует предельное количество поглощенного газа единицей объема тела. При максимально допустимом значении поглощения газа может объединиться в пузырьки и разорвать металл. Это явление получило название «блистер-эффект».

Сорбционное поглощение пленками получаемыми при ионном распылении, откачиваемых газов называется хемосорбционной откачкой.

Показателем активности пленки, получаемой ионным распылением, является теплота адсорбции поглощаемого газа на материале пленки. Для H₂ – 19,3 кДж/моль, CO – 419, N₂ – 356, О₂ – 813, Ar – 8,38. Все газы, кроме инертных, поглощают за счет хемосорбции. Инертные газы плохо откачиваются за счет хемосорбции. Материал распыляемых пленок Ti, Zr, Ta, Ba, Mo, W, Hf. На рис.5.23 приведена конструкция гетероионного насоса.

Ионизация газа производится следующим образом – электроны, эмитированные катодом 1, ускоряются сеткой ионизируют газы и пары Ti. Образовавшиеся ионы ускоряются по направлению к внутренней стенке насоса, действующий как коллектор ионов. Там ионы удерживаются и вместе с нейтральными молекулами газа, диффундирующими к стенке, оказываются погребенными под новыми, располагающимися сверху слоями газопоглотителя.

При скорости испарения Ti 5,3 мг/мин и давлении порядка 10^{-6 мм. рт. ст. быстрота откачки насоса для} H₂ составляет 3000 л/см, для N₂ – 2000 и O₂ – 1000 л/см, Ar – 5 л/см. предварительное давление, т.е. давление, при котором насос начинает работать, равно 10^{-2 мм. рт. ст., предельный вакуум 10-10 мм. рт. ст.}

1 – накаливаемый катод, 2 – сетка, 3 – впускной патрубок, 4 – коллектор ионов, 5 – кольцеобразный катод, 6 – выпускной патрубок, 7 – тигель для распыления титана нагреваемый электронной бомбардировкой (является анодом U = 750В), 8 – катушка с запасом тита­новой проволоки, 9 – слой осажденного титана с заключенными в нем молеку­лами газа, 10 – охлаждение

Рисунок 5.23 – Конструкция гетероионного насоса

Преимущество гетероионных насосов – возможность получения хорошего вакуума без паров масла, и возможность в ходе откачки работы без включения насоса предварительного вакуума.

Недостатки – наличие опасностей внезапного выброса газа из осажденных слоев, низкое откачивающее действие по отношению к инертным газам, ограниченный ресурс работы.