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 [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]

[pic]

[pic]

[pic]