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）超高真空泵——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。