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
Москва « Высшая школа » 1990
.
{ Slava KPSS }