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鈦泵的抽氣機理及特點

  許多化學性質(zhì)活潑的金屬元素,如鈦、鎢、鉭、鉬、鋯、釷、鈣、鋇等都具有很強的吸氣能力。其中由于鈦有強烈的吸氣能力,在室溫下性質(zhì)穩(wěn)定、不易燃燒爆炸、易于加工成形,所以近來廣泛地用于真空技術中,并逐漸發(fā)展成為一種無污染的(指碳氫化合物而言)超高真空——鈦泵。在可控熱核反應裝置、各種加速器裝置、空間環(huán)境模擬、半導體元件的鍍膜技術、電真空工業(yè)以及其它要求無污染的真空設備中,各類鈦泵的應用越來越廣泛。
  
  目前鈦泵的抽氣機理的主要論點是:
  
  ①活性氣體分子碰撞在新鮮的鈦膜上,由于化學吸附,形成穩(wěn)定的化合物;隨后它又被不斷蒸發(fā)(濺射)而形成的新鈦膜所覆蓋,新鮮鈦膜又繼續(xù)吸附氣體分子,形成穩(wěn)定的抽氣。
  
 ?、诜腔钚詺怏w分子(Ar、He等惰性氣體)被電離后,在電場力的作用下打在鈦膜上,隨之又被蒸發(fā)的新鈦膜“掩埋”掉。能量特別大的離子可直接打入鈦膜內(nèi)被清除掉。沒有電離作用的蒸發(fā)鈦泵,對惰性氣體幾乎沒有抽氣作用。
  
 ?、刍钚詺怏w分子離子化后,激發(fā)為亞穩(wěn)態(tài)(或解離為單個離子)增加化學活性,使泵的抽速增加。
  
  由于鈦泵屬于表面吸附泵,被抽氣體沒有排除到泵外。它有以下幾個突出特點:
  
 ?、兮伇脤Ρ怀闅怏w有明顯的選擇性。對活性氣體抽速很大,對惰性氣體抽速很小,因而往往需要其它類型的泵(如渦輪分子泵、擴散泵等)作為輔助泵。
  
 ?、阝伇玫某樗偃Q于被抽氣體的種類、鈦蒸發(fā)速率、鈦膜溫度以及泵口和擋板流導等。蒸發(fā)鈦泵的抽速可達百萬升每秒,冷陰極濺散離子泵的抽速z*大約5000L/s。
  
 ?、垅伇玫臉O限真空(無氣體負荷)除取決于惰性氣體的分壓力外,主要受鈦材在高溫下的出氣和鈦膜再解析的限制。蒸發(fā)鈦泵的極限真空一般為10-6Pa~10-9Pa,冷陰極濺射離子泵為10-8Pa~10-10Pa。
  
 ?、苷舭l(fā)鈦泵的壽命由過厚的鈦膜起皮剝落、蒸發(fā)器的鈦貯藏量和燈絲壽命等因素決定。
  
  為避免鈦膜起皮,鈦膜沉積面要經(jīng)嚴格的化學清洗或打毛噴砂處理,鈦泵泵壁冷卻要良好,因為溫度過高將引起鈦膜脫落,抽速下降,真空度變壞。第一次使用鈦泵,z*好用高溫烘烤來清除泵壁油膜或其它臟物,否則鈦膜容易脫落。
  
  鈦泵可分為蒸發(fā)鈦泵、升華鈦泵、軌旋式鈦泵和濺射離子泵。蒸發(fā)鈦泵的蒸發(fā)量可以做得很大(目前已達500g/h),排氣量也很大(z*大達3.5×103Pa·L/s,對氮氣),但操作維護較復雜,極限真空稍低于濺射離子泵。濺射離子泵極限真空高,操作方便,不易出故障,但鈦淀積率小,故排氣量也小。真空度很高時,抽速嚴重下降。
標簽: 鈦泵抽氣機理特點  

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