吸氣劑離子泵

吸氣劑離子泵是將被抽氣體分子電離，並在電磁場或電場的作用下將其輸送到泵的吸附表面而被吸氣劑捕集的一種真空泵。

吸氣劑離子泵

正文

將被抽氣體分子電離，並在電磁場或電場的作用下將其輸送到泵的吸附表面而被吸氣劑捕集的一種真空泵。吸氣劑離子泵是一種無污染的超高真空泵，極限壓力可達10-7～10-9帕。
吸氣劑真空泵分為蒸發離子泵和濺射離子泵兩種。蒸發離子泵和濺射離子泵在可控熱核反應裝置、加速器、空間模擬裝置和電子器件等方面都得到廣泛的套用。
蒸發離子泵　由電離抽氣作用與蒸發（或升華）活潑金屬的吸附作用相結合的真空泵。蒸發離子泵因對活潑金屬(通常是鈦)的加熱蒸發形式不同，有各種不同的結構形式。圖1為大型蒸發離子泵的基本結構。在外部控制的輸送機構帶動下，鈦絲筒把鈦絲送到加熱柱上。加熱柱受環形燈絲產生的電子束的轟擊而加熱到2000℃左右，鈦絲便連續不斷地蒸發、沉積在冷卻的泵體內壁上，形成新鮮的鈦膜而吸附抽氣。同時,柵極也吸引由燈絲髮射的部分電子,使其在電場中高速運動而同氣體分子碰撞，電離氣體分子。離子在靜電場的作用下飛向低電位的泵體內壁，被新沉積的鈦膜所“掩埋”，能量較大的離子還可直接打入沉積在泵壁上的鈦膜內。這種蒸發離子泵對活性氣體有較大的抽速，而對惰性氣體的抽速則較小。為了提高對惰性氣體的抽氣速率，必須提高電離幾率，因而電離機構就有多種形式。

吸氣劑離子泵

吸氣劑離子泵

濺射離子泵　由兩塊陰極板（通常是鈦極）、一個具有蜂窩狀結構的陽極、永久磁鐵和泵體組成的真空泵（圖2）。兩塊陰極板分別位於陽極的兩側，組成泵的電極結構。永久磁鐵位於陰極外側,磁場方向B與電場方向平行。在1000～2000高斯的磁場感應強度下，陰極和陽極之間加3～7千伏直流電壓後放電,在電磁場的磁約束下能在10-2帕的壓力以下維持放電，這种放電稱潘寧放電。放電時，電子在陽極筒內作輪滾往復運動（圖3、圖4），大大增加電子運動路程，能保證很高的電離效率。氣體分子被電離後產生的離子向鈦陰極加速。離子的能量很大，衝擊陰極時能引起強烈的濺射。濺射出來的鈦原子沉積在陽極筒內壁和陰極遭受離子轟擊較少的部位，形成的新鮮鈦膜在陽極筒內壁上吸附活性氣體和亞穩態的惰性氣體，在陰極濺射不劇烈的部位掩埋惰性氣體。但以離子態到達陰極的氣體分子很可能因離子的連續轟擊而解吸,對惰性氣體尤其如此。在大氣中約含有1/100的氬。二極濺射離子泵對氬的抽速不但很低，而且每隔一定時間還顯示出規則的壓力脈衝。因此氬是影響泵的極限壓力的主要因素。

吸氣劑離子泵

吸氣劑離子泵

為了獲得對惰性氣體，特別是對氬的穩定抽速，可採取以下措施：①在二極型泵內加進第三個元件──濺射陰極；②把二極型泵的陰極開槽。前者是在陽極與陰極之間加一個柵極形式的電極──真正的濺射陰極，二極泵中的陰極則變為離子收集極。前者是三極型濺射離子泵（圖3）。離子斜射到濺射陰極上產生很強烈的濺射。濺射的鈦原子除部分沉積於陽極的內表面外,大部分沉積於收集極上,牢固地覆蓋住粘附在它上面的像氬之類的惰性氣體分子。後者是將二極型泵的陰極開槽（圖4）。離子斜射槽的壁上也產生強烈的濺射，而槽底所受的離子轟擊微弱，因槽壁的強烈濺射而沉積，將粘附在其上的氣體分子永久埋葬。
濺射離子泵必須在10-2帕左右壓力下啟動,否則因離子流過大而使泵發熱，導致吸附氣體的解吸，甚至導致極間輝光放電和系統的壓力升高，嚴重時還會影響泵的正常工作。另外,濺射離子泵對油蒸氣的污染很敏感,因此對於不太清潔的系統，泵的起動壓力應低於10-2帕。
濺射離子泵的特點是：在工作過程中偶然暴露於大氣也不會損壞，結構簡單，操作維護容易,無油污染,高真空時耗電量少，能安裝在容器的任何位置上。

配圖

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