Ионно-сорбционная откачка

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]