содержание   ..  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  ..

Магниторазрядные насосы

В магниторазрядных насосах молекулы откачиваемых газов ионизируются под действием холодного газового разряда, возбуждаемого между электродами насоса при определенных значениях приложенного к ним электрического и магнитного полей. Геттерный материал в этих насосах распыляется в результате ионной бомбардировки катодов, изготовляемых чаще всего из титана.

В зависимости от числа рабочих электродов различают двухэлектродные (диодные) и трехэлектродные (трнодные) магниторазрядные насосы. Схемы разрядных ячеек насосов диодного и триодного типов показаны на рис. 46.

Откачивающее действие диодного магниторазрядного насоса (рис. 46, а) можно объяснить следующими процессами, протекающими в рабочем режиме:

поглощением активных газов очищенными в результате ионной бомбардировки поверхностями титановых

катодов 1 благодаря адсорбции, растворению и образованию химических соединений;

внедрением ионов в материал катодов с последующей их диффузией;

поглощением газов пленками титана, напыленными на анод 2 и корпус насоса.

Механизм поглощения существенно зависит от рода откачиваемого газа. Если водород и другие активные газы (N2, О2) откачиваются в результате действия всех

перечисленных выше процессов, то инертные газы откачиваются преимущественно за счет внедрения ионов в материал катода н, частично, вследствие внедрения нейтрализованных на катоде атомов инертных газов в титановую пленку, напыленную на анод. В соответствии с этим работа диодного насоса наряду с откачивающим действием сопровождается выделением инертных газов при распылении поверхностных слоев катода, обогащенных этими газами.

Скорость откачивающего действия диодных насосов по инертным газам не превышает 10% от скорости их откачивающего действия по воздуху, что связано с малой эффективностью использования ионов в этих насосах.

Триодные магниторазрядные насосы имеют скорость откачивающего действия по инертным газам, составляющую до 30% от скорости их откачивающего действия по

воздуху Отличительной особенностью этих насосов {рис. 46, б) является наличие дополнительных электродов 3, находящихся под промежуточным потенциалом по срав­нению с потенциалами катода — U_K и анода + U_a, и ячеистая форма катода. При соответствующем подборе размеров и формы ячеек катода часть распыляемого ка­тодного материала осаждается на поверхность дополни­тельного электрода. Ионы откачиваемого газа, которые попадают па дополнительный электрод через ячейки ка­тода, не обладают достаточной энергией для распыления напыленной тленки, и поэтому инертные газы, оказав­шиеся «а этой поверхности, не будут выделяться в про­цессе работы насоса.

В отношении откачивающего действия по активным газам триодные магниторазрядные насосы не имеют пре­имуществ перед диодными. Конструктивно насосы триодного типа отличаются от диодных большей высотой разрядной ячейки, что требует использования магнитов с большей магнитодвижущей силой. Диапазон рабочих давлений магниторазрядных насосов 1,33-— 10^-7 Па. Вдей ствительности этот диапазон значительно уже, так как при высоких давлениях, вплоть до 4*10~³ Па, эффективность работы насоса очень низка. Это связано с тем, что при работе насоса в области давлений 1,33—4-10^-3 Па в каждой разрядной ячейке выделяется значительная мощ­ность (до нескольких ватт), которая в условиях неудо­влетворительного естественного охлаждения электродов в вакууме .приводит к их перегреву и интенсивному вы­делению поглощенных газов. Для улучшения рабочих характеристик магниторазрядного насоса вводят прину­дительное водяное охлаждение катодов или анода, что позволяет расширить верхний предел устойчивой работы с 4-10~³ до 1,33-10^-1 Па, а давление запуска увеличить до 13,3 Па.

Отечественная промышленность выпускает серии магнитораэрядных насосов диодного типа без охлаждения электродов (НЭМ) и с водяным охлаждением анода (НОРД), а также насосы триодного типа с принуди­тельным охлаждением электродов (Триоп) и без охлаж­дения электродов (МаРТ). На базе насосов серии НЭМ. сконструированы агрегаты ЭРА (ЭРА-30-2, РА-100-2 и ЭРА-300-2). В качестве средств запуска магниторазряд­ного насоса в этих агрегатах используются два адсорбционных цеолитовых насоса ЦВН-1-2.

Триодный магниторазрядный насос Трион-150 имеет максимальную скорость откачивающею действия по воздуху (300 л/с) при охлаждении электродов (анода и дополнительных электродов) жидким азотом. При охлаждении электродов водой скорость откачивающего действия понижается до 130 л/с. Предельное давление насоса 10~9 Па (при охлаждении электродов жидким азотом).

В триодном магниторазрядном насосе МаРТ обеспечивается высокая скорость откачивающего действия но аргону: при максимальной скорости откачивающего действия по воздуху 30 л/с скорость откачивающего действия по аргону составляет 10 л/с.

Магниторазрядные насосы различных типов и сверхвысоковакуумные агрегаты на их основе применяют для безмаслянои откачки ЭВП, в напылительных установках, в вакуумной металлургии и т. п.

К достоинствам магниторазрядных насосов следует отнести: простоту обслуживания и бесшумность работы; надежность работы и большой срок службы; быстрое восстановление работоспособности при прорывах атмосферного воздуха; пропорциональность разрядного тока насоса давлению в откачиваемом объекте, что позволяет использовать насос для измерения давления и контроля герметичности.

Основными недостатками магниторазрядных насосов являются: сравнительно малая скорость откачивающего действия по инертным газам, что влияет на состав остаточных газов в откачиваемом объекте; большое время восстановления .первоначального давления при кратковременном увеличении газовой нагрузки (эффект памяти); необходимость в постоянных магнитах, которые затрудняют обезгаживание насоса; необходимость соблюдения особых мер предосторожности при обслуживании насоса из-за наличия высокого напряжения (до 7 кВ) на аноде; большое время запуска после длительного сообщения насоса с атмосферой; большая чувствительность к загрязнениям тарами органических веществ.

Из-за наличия так называемого эффекта памяти ч малой скорости откачивающего действия по инертным газам применяют магниторазрядные насосы в различных комбинациях с насосами объемного или поверхностного действия. Хорошие результаты получаются при совместной работе магниторазрядного насоса с криогенным.
 

содержание   ..  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  ..