Ионно-сорбционная откачка
Ионно-сорбционная откачка
При ионно-сорбционной откачке
используют два способа поглощения газа : внедрение ионов в объем твердого тела
под действием электрического поля и химическое взаимодействие откачиваемых
газов с тонкими пленками активных металлов .
Высокоэнергетические
ионы или нейтральные частицы , бомбардируя твердое тело , проникают в него на
глубину , достаточную для их растворения .Этот способ удаления газа является
разновидностью ионной откачки . На рис. 1 показано равновесное
распределение концентрации при ионной откачке в объеме неограниченной пластины
толщиной ,
рассоложенной внутри вакуумной камеры .
Максимальную
удельную геометрическую быстроту ионной откачки можно рассчитать по формуле (1) , где – коэффициент внедрения
ионов ; =
– удельная
частота бомбардировки ; – плотность ионного тока ; – элементарный электрический заряд ; – молекулярная концентрация газа .
Коэффициент
внедрения учитывает частичное отражение и рассеивание , возникающее при ионной
бомбардировке . Коэффициент внедрения сильно зависит от температуры тела и
слабо – от плотности тока и ускоряющего напряжения . Значение наблюдается для Ti , Zn при
300 … 500 К .
Максимальное
значение концентрации растворенного газа при ионной откачке можно определить из
условия равновесия газовых потоков : (2) ( D
– коэффициент диффузии газа в
твердом теле ) . Градиенты концентраций определяются следующими отношениями : здесь – глубина внедрения ионов ( –
ускоряющее напряжение ) ; и
– максимальная и
начальная концентрация плотности поглощенного газа .
Так как
величина мала по
сравнению с (
константа даже
для легких газов не превышает 1.0 нм./кВ ) , то величиной в уравнение (2) можно пренебречь : .
Отсюда
следует выражение для максимальной концентрации растворенного газа : .
Если
величина ,
рассчитанная по приведенной формуле превышает максимально возможную в данных
условиях растворимость газа в металле , то поглощенный газ начинает
объединяться в газовые пузырьки , вызывая разрыв металла . Это явление получило
название блистер-эффекта .
В
нержавеющей стали водородный блистер-эффект наблюдается при поглощение м3*Па/см2
, что соответствует при быстроте откачки м3/(с*см2) и
давление Па
приблизительно 300 часов непрерывной работы .
По
известному значению можно
подсчитать общее количество газа , которое будет поглощено единицей поверхности
.
Во время
ионной бомбардировки наблюдается распыление материала , сопровождающееся
нанесением тонких пленок на электроды и корпус насоса . Сорбционная активность
этих пленок используется для хемосорбционной откачки .
Распыление
активного материала может осуществляться независимо от процесса откачки ,
например с помощью регулирования температуры нагревателя . Расход активного
материала в таких насосах осуществляется независимо от потока откачиваемого
газа .
Более
экономно расходуется активный металл в насосах с саморегулированием распыления
. В этих насосах распыление производится ионами откачиваемого газа ,
бомбардирующими катод , изготовленный из активного материала . Распыляемый
материал осаждается на корпус и анод , где осуществляется хемосорбционная
откачка .
Ионно-сорбционная
откачка ........................................ 1
Рис1. Установившееся
распределение концентрации в неограниченной пластине , бомбардируемой
высокоэнергетическими ионами ............................. 3
Оглавление................................................................................. 4
Используемая литература
:............................................. 5
Л.Н. Розанов . Вакуумная техника .
Москва « Высшая школа
» 1990 .
{
Slava KPSS }