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 [pic] , рассоложенной внутри вакуумной камеры .
Максимальную удельную геометрическую быстроту ионной откачки можно рассчитать по формуле [pic] (1) , где [pic]– коэффициент внедрения ионов ; [pic]= [pic] – удельная частота бомбардировки ; [pic] – плотность ионного тока ; [pic] – элементарный электрический заряд ; [pic] – 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 [pic] наблюдается для Ti , Zn при 300 … 500 К .
Максимальное значение концентрации растворенного газа при ионной откачке можно определить из условия равновесия газовых потоков : [pic] (2) ( D – коэффициент диффузии газа в твердом теле ) . Градиенты концентраций определяются следующими отношениями : [pic] здесь [pic] – глубина внедрения ионов ( [pic] – ускоряющее напряжение ) ; [pic] и [pic] – максимальная и начальная концентрация плотности поглощенного газа .
Так как величина [pic] мала по сравнению с [pic] ( константа [pic]даже для легких газов не превышает 1.0 нм./кВ ) , то величиной [pic]в уравнение (2) можно пренебречь : [pic] .
Отсюда следует выражение для максимальной концентрации растворенного газа : [pic] .
Если величина [pic], 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 [pic] м3*Па/см2 , что соответствует при быстроте откачки [pic] м3/(с*см2) и давление [pic]Па приблизительно 300 часов непрерывной работы .
По известному значению [pic] можно подсчитать общее количество газа , которое будет поглощено единицей поверхности [pic] .
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 .
Рис1. Установившееся распределение концентрации в неограниченной пластине , бомбардируемой высокоэнергетическими ионами .
Оглавление
Ионно-сорбционная откачка . 1
Рис1. Установившееся распределение концентрации в неограниченной пластине , бомбардируемой высокоэнергетическими ионами . 3
Оглавление 4
Используемая литература : 5
Используемая литература :
Л.Н. Розанов . Вакуумная техника . Москва « Высшая школа » 1990 . { Slava KPSS } ----------------------- 2R
S0
Smax
S
X
h
[pic]
