彈道式鈦泵的結(jié)構(gòu)原理和特點(diǎn)

　　1．結(jié)構(gòu)原理
　　
　　彈道式鈦泵的結(jié)構(gòu)如圖5-13、圖5-14所示。泵由處于泵殼中心的陽(yáng)極（鎢桿上安裝1個(gè)~3個(gè)鈦圓柱）、接地的不銹鋼外殼和發(fā)射電子的燈絲組成。兩組燈絲位于陽(yáng)極的側(cè)下方（一組備用）。燈絲朝向陽(yáng)極的一面設(shè)置有屏蔽片（或桿）。陽(yáng)極和泵殼構(gòu)成了一個(gè)同軸的徑向電位為對(duì)數(shù)分布的靜電場(chǎng)。燈絲和屏蔽片的引入使電場(chǎng)產(chǎn)生局部畸變。只要燈絲的位置和電位（燈絲電位高于泵殼）調(diào)整得合適，就能使燈絲發(fā)射的電子以一定的角動(dòng)量作圓周（或沿其它特定的軌道）運(yùn)動(dòng)，并沿著泵軸螺旋前進(jìn)（如圖5-15所示），z*后落在陽(yáng)極上。因此電子在空間有很長(zhǎng)的平均自由程，可電離較多的氣體分子，并能以很大的能量轟擊鈦柱，使鈦柱溫度升高并大量升華，升華的鈦淀積在泵壁上形成吸氣薄膜。活性氣體被新鮮鈦膜吸附。惰性氣體經(jīng)電離后，以離子態(tài)打在鈦膜上被“埋葬”掉。

　　
　　2．電參數(shù)的近似計(jì)算
　　
　　在彈道式鈦泵的同軸靜電場(chǎng)中，由于電子角動(dòng)量的差異，電子運(yùn)動(dòng)的軌道是無(wú)窮的。在實(shí)際設(shè)計(jì)中將電子運(yùn)動(dòng)的軌道視為圓軌道，以確定電子發(fā)射極的位置和工作電壓。這種近似計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的z*佳值很接近。
　　
　　令V為陽(yáng)極電壓，r為陽(yáng)極半徑，R為泵殼半徑，Rf為電子發(fā)射極的徑向位置。在靜電場(chǎng)中，半徑為ID處的電位為
　　
　　對(duì)一個(gè)以ρ為半徑作圓周運(yùn)動(dòng)的電子有
　　
　　式中m——電子質(zhì)量；
　　
　　e——電子的電荷。
　　
　　由此得出
　　
　　當(dāng)電子發(fā)射極處于bV電位時(shí)（b為發(fā)射極電位對(duì)陽(yáng)極電位的比值），作圓周運(yùn)動(dòng)的電子的
　　
　　能量應(yīng)是
　　
　　由式(5-5)、(5-7)和式(5-8)得
　　
　　當(dāng)b=0時(shí)，即電子發(fā)射極處于零電位時(shí)，則
　　
　　式(5-10)給出了發(fā)射極的z*大徑向位置，設(shè)計(jì)時(shí)要取得小些，以保證發(fā)射極正常工作。
　　
　　3．供電線(xiàn)路（如圖5-16所示） 　　
　　4．彈道式鈦泵的優(yōu)缺點(diǎn)
　　
　　彈道式鈦泵的優(yōu)點(diǎn)是：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，不需要磁場(chǎng)；②記憶效應(yīng)和氬的不穩(wěn)定性降低了；③因低壓下放電強(qiáng)度不降低，故使泵的抽速不降低，并能抽氬氣；④燈絲發(fā)射的電子除轟擊鈦塊使之升華外，又可用來(lái)電離氣體分子，因而它比一般升華式鈦泵的抽氣效果好。缺點(diǎn)是：①啟動(dòng)壓力過(guò)低；②工作性能不穩(wěn)定；③隨壓力變化控制鈦的升華率比較困難；④制做直徑大的泵有困難；⑤工作電壓參數(shù)不是電離的z*佳參數(shù)。