濺射離子泵的工作原理及應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2016年08月25日 09:37 閱讀:6488
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澤德
濺射離子泵屬吸氣離子泵之一種,其型式頗多,基本型是二極式。它由圓筒陽(yáng)極和在其兩端的兩個(gè)相對(duì)的鈦陰極組成。沿陽(yáng)極筒軸向加一磁場(chǎng)。
在低壓強(qiáng)情況下,給陰、陽(yáng)極問(wèn)加一數(shù)千伏的直流電壓,則由于冷陰極的場(chǎng)致發(fā)射及其他原因(如宇宙射線引起的光電發(fā)射、二次發(fā)射等),泵內(nèi)將產(chǎn)生少量的電子。這些電子在交叉電磁場(chǎng)作用下,沿螺旋形軌道迂回地向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)。由于磁場(chǎng)的約束,這些電子一般不會(huì)落到陽(yáng)極上,而是貼近陽(yáng)極筒形成旋轉(zhuǎn)的電子云,其旋轉(zhuǎn)的路程相當(dāng)長(zhǎng),在旋轉(zhuǎn)途中易與氣體分子碰撞,產(chǎn)生出離子和繁流二次電子。該電子也被束縛在磁場(chǎng)內(nèi),參加電離過(guò)程。離子在陽(yáng)、陰極電場(chǎng)作用下,飛向并轟擊鈦板陰極,使鈦濺射并打出二次電子。該二次電子仍被電磁場(chǎng)作用而參加到電子云里,因此放電可維持到很低的壓強(qiáng)(因不斷有繁流二次電子和二次電子補(bǔ)充跑到陽(yáng)極上而損失的旋轉(zhuǎn)電子)。濺射出的鈦原子,不斷沉積在陽(yáng)極內(nèi)壁和陰極板上。活性氣體分子與新鮮的鈦膜發(fā)生反應(yīng),進(jìn)行化學(xué)吸附,同時(shí)又被不斷濺射來(lái)的新鮮鈦膜所埋葬。惰性氣體分子一旦被電離,其離子便很快打進(jìn)陰極表面濺射不激烈的部分(對(duì)應(yīng)于陽(yáng)極圓筒的邊緣部分)以及沉積在陽(yáng)極表面的鈦層內(nèi)被埋葬。輕的氣體,如氫,則以離子或仍以中性分子狀態(tài)射到陰極上,形成氫化鈦,并擴(kuò)散于陰極內(nèi)。
該泵具有使用簡(jiǎn)單、可靠、無(wú)油、無(wú)噪聲、無(wú)熱、無(wú)水、耗電少等優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)氬存有抽氣不穩(wěn)定現(xiàn)象(原先被埋的氬又被后來(lái)的離子轟擊出)。由于氬離子是在陰極被埋葬排除的,所以可改進(jìn)陰極本身的結(jié)構(gòu),使濺射速率增大,從而增大對(duì)氬的抽速來(lái)解決。由此,出現(xiàn)了許多改進(jìn)式結(jié)構(gòu),如二極型(開(kāi)槽陰極型、非對(duì)稱陰極型、磁控管型)、三極型(單電壓、雙電壓三極型)和復(fù)合型(濺射離子泵一升華泵的組合)等。
濺射離子泵的極限真空一般為10-11乇,工作壓強(qiáng)范圍為10-2~10-11乇,抽速達(dá)數(shù)升/秒至數(shù)萬(wàn)升/秒。
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