Фролов Е.С. - Вакуумная техника (1037534), страница 73
Текст из файла (страница 73)
В качестве геттера используют пленки не только титана, во и циркония, молибдена и других химически активных веществ, Т(ля повышения эффективности откачки коэффициент конденсации й„газа к сорбирующим поверхностям должен быть близок к единице, а время пребывания молекул газа на поверхности сорбции — по возможности продолжительным. Эти условия выполняются при использовании материалов с большой энергией химической связи, а также при снижении температуры сорбирующей поверхности.
Основной фактор при выборе гетзера — сорбциоииая активность пленок. Один из физических показателей втой активности — теплота сорбции Н, определяющая прочность связи сорбированных частиц газа. Значения теплоты сарацин газов на пленках вольфрама при Т = 293 К приведены ниже: Гаэ...... Н, СО )Чз Оэ Н, кДж/моль 192 4!9 356 8!2 Гаэ...... СО, Аг Кг Хе Н, кДж/моль 460 8 17 2! Сорбциониые характеристики геттер. иых пленок сильно зависят ат темпера. туры и условий образования.
Эффективная откачка инертных газов испа- . рительными геттерными насосами невозможна из-за малой теплоты сорбции инертных газов геттерами. Углеводора. ды и инертные газы удаляют вспомога. тельными средствами откачки. При этом не удается полностью освободить. ся от углеводородов, так как они синтезируются на поверхности пленки, играющей роль катализатора. Присутствие углеводородов в составе остаточных газов не позволяет получить остаточное давление менее !О «..ЛО з Па. При напылении геттерных пленок на охлзждаемые поверхности (Т С 77 К) равновесное давление водорода значи.
тельно уменьшаегся и практически прекращается образование метана, что позволяет достичь остаточное давление менее 10 » Па. Значительное увеличе. ние скорости поглощения газов прн столь низкой температуре объясняется также интенсификацией физической еорбции (табл. 12.5). Удельная скорость откачки зависят от давления газа и скорости осаждения гетгера, поскольку коэффициент конденсации йк, влияющий на скорость откачки, уменьшается с увеличениеМ степени заполнения поверхности по крытия Э, ноторая, с свою очередь возрастает с увеличением давления.
Число молехул, сорбироваиных из 1 см« поверхности в течение 1 с: . где р — давление над поверхностью сорбции, Па; Тэ — температура откз И Эн ьн«л л«я Эн, н Таблица !26 349 Режим веаезаевлеанэ геттера Н> со> Периодический Непре- рывный 8 !О« 7 10«х 1,3. 10»в ты — в моль/смэ, при не>(рерывиом— З моль/г. «»«м«- »«>нр »Э,Э. Схема эысеаеаанзгмнегн а гата Анта ЭЭЫ вЂ” нерауе: à — сосуд ДьюаРа е жнхиин аэотен; 3 — »лен»резво лучевая нсп>ра. тель « нел«лн»нем палача тнтэновоа про. энаннл 4 — «>отнан ле»ушка З вЂ” лара маслявма ласо«, > — внл«дыж, елл , еллаждае.
нмв жидким»атон чиваемого газа, К; М вЂ” молярн масса г/л'оль' (! — В) — доля свободных мест сорбции. При 'епрерывно и периодич „„ возобновлнемой поверхности сорбции степень насыщения геттера не должна превышать критического значения Э„р (табл. 12.6) (15). В вакуумном агрегате АВТО-20М (агрегат вакуумный титановый охлаждаемый) — рисг12.6 — на базе сверкэысоковакуумиого титанового насоса СТОН использован электронно-лучевой жидкофаэчый испаритель 3 с периодической подачей в зону расплава.
титановой проволоки диаметром 1,5 мм. Электронно-лучевой испаритель титана характеризуется малыми тепловыми потерями, что позволяет осуществлять напыление на вкладыш 6, охлаждаемый азатом В состав агрегата входят наромасляный насос Б для откачки инертных газов, цельнометаллический затвор, блок электропитания и пульт управления. Агрегат (абеэгаживают прогревом при Т = = 673 К) отличается низким остаточным давлением (около 10» Па).
При скорости испарения титана 5 мг/мии быстрота откачки Н„ Х, и Аг соответственно 30,10 и 0,09 мз!с (рис. !2.7). Агрегат потребляет 1,7 кВт электроэнергии и 4 мз/ч жидкого азота. По раэяообразию конструктивных решений насосы с термическим наны. гением геттерных пленок — наиболее иногочисленный класс современных злектрафизических средств откачки. Требуемая скорость испарения гет. гера зависит от газового потока и необходимого давления. Ее можно заръировать от маяснмальиой практически до нуля, уменьшая мощность ззгревателя и соответственно темпера>тру геттера.
В современных промышленных наса«за широко распространены прямо«зкальяые испарители из биметалличе>«ой проволоки (иодндным методом > аждают титан на кери из молибдена). более часто используют испарители >е гиаметром 2; 3 и 6 мм, при силе тока ответственно 50; 70 и !80 А; наибольпая гас»с скорость испарения геттера достиется при мощности нагревателя 14..
'8 Вт/см', Значенне Пкр пленка' тнтавэ прн Т = Заа К Икззрзлыззкнз 44ЫЗЫРЯзи Казкзм 350 уз//г 5н 52 т 10 5 2 10' 5 10 ! и 10' /г, 75 50 влек т роюиэи нескин 10' И-' 10-4 10-1 10 ' дпо Быстрота действия по водороду испарительных геттерных касосов типа НИБ (насос вспарительный биметаллическнй1 — рис. 12.8 — соответствует 1...200 мз1с.
Эти насосы в основном предназначены для откачки водорода и ускарнтельных и термоядерных установках. Наибольшее давление запуска 1 10 з Па: предельное остаточное давление 5.10 ' Пп прп охлаждении корпуса водой и 5 1О"' Па при ахлая денни жидким азотом. В насосах этой серии испозьзуют прямавакальные испарн- Ркс. 12.2. Зззкскызстз быстроты зткзчкн згрзгзтзы АВТО-20М зт дззззкнк: 1 — водорода: 2 — зззтз н ккслзродз: З вЂ” воздуха; 4 — зргокз рзс.
12.2. Схема взсосз пня-10: 1 — корпус; 2 — блок кзпзрктелеа; 3— тзллозззлкрующзз оболочка,' 4 — како. октзлз жядкзгз .ззтз, 5 — ззззрзтзыя зкр аз-жззвзн,' 4 — злектронзхзнзчзскзз устрзасгзз повОрота зкрзкз-жзлюзз средстве отклчки тели-анти из титапомолибдеяозой про. волоки. Каждый испаритель ь,чеет автономное электропитание.
Мощность, потребляемая испарителем, саста шяет 10...18 Вт/смз, обеспечивая удельную скорость испарения титана 2 Х Х 1О з мг/(с.смз). Поляая мошность яасоса 0,6...2,2 нВт.. Испаоителп вн. полнены па единой конструктив ~ай схеме и отличаются только размсзамя и числом титанамолибденовых нитей. Корпус 1 из каррозионка-стойкой стали выполнен из двух танкостш ных обечаск, профилированных таким ~бравом, чтобы придать корпусу осечую н радиальную устойчивость при л(злой толщине с~спок (0,8...2,2 мм ч записи.
мости от размеров насоса). В голость между обечайкамн подается вода илн жидкий азот. Пространство между. корпусом и наружным кожухом в насосах НИБ-1, НИБ-2 и НИБ-!О заполнено стекдозалакнистой т. пло. изоляцией Я. В насосах НИБ.20 в НИБ-50 пространстна межлу корпусом и кожухом вакуумируется; там же размещен нагреватель для высокотемпературного обезгажизакия (в насосах остальных типов для прогрева нгполь. зуют сам испарнтель), йля зашиты откачнваемсй камеры ат запь:пенна гсттером е режнме испарения и для ее теплового экрэнирования во вход. ном патрубке гшлкэ установлен поза. нй ротный. дистанционно упрявл ем экран-жалюзи 5. При испарении жалю.
зи прикрыты, во время паузы ях створ. х и параллельны оси насоса: пря эгон сопротивление экрака снижается, у личизая на 25...304/з ггзовый поток по сравяеиню са значением при неголанж. ном оптически непрозрачном экране. В табл. 12.7 приведены основные пара. метры насосов этого типа. В диапазоне давлений 10 з., 1О '- Па насосы имеют ограякченный ресурс испарнтеля. К Кро.
ме того, в этих насосах при высоком давлении на поверхности попара ,ноше. гася геттера образуются пленки нитрн дов, оксидов, карбидов титана, что затрудяяет испарение. виях Откачку активных газов в условия интенсивных сазовых нагрузок обес. печнвают дуговые насосы. В саче таниН наса. с небольшими диффузионн мя сами они предназначены для от ткачкя кого сястем' промышленно-техногагнчес оборудования (печи отжига, напыл ~ельные установки), имитаторов косннчесхого пространства и др. В этих засосах для напыления геттерных пленок используют дуговой разряд в парах расходуемого катода независимо от давления остаточных газов.
Технические характеристики насосов типа АВЭЛ (агрегат вакуумный электродуговой) и ВЭЛ на основе дуговых нспзрителей з сочетании с дибкфузиои» ными насосами для откачки инертных газов приведены в табл. 12.8. На рис. !2.9 дана зависимость быстроты откачки агрегата от вавлеяин для некоторых газоь. Кривые для азота имеют точни перегиба при некотором давлении . р,. При давлении менее рп быстрота откачки практически постоянна и не зависит ат снлы тока дуги lд. В области высоких давлений быстрота откачки зропарциокальна 1д — с увеличением 1д давление рп увеличивается. При фиксированной силе тока в диапазоне вязких давлений количество испаряеного геттера значительно превышает каличества геттера, необходимого для наксимально возможкой быстроты откачки.
Прн этом невозможно умень- вить расход затаив ь нспарнтеле стаязокарчаго действия, уменьшив силу тока дуги, так как при /д ( 100 А снижается стабильность горения вакуумной дуги. В этом случае расход твтзиз можно регулировать лишь пе. риодическим возбуждением и прерызгниел~ дугового разряда.
Экспериментальные зависимости числа молекУл Иы поглощаемого азота з числа атомов Ф ! титана от силы тока 12 дуги (рнс. 12.10) показывают, что зля откачки одной молекулы азота зеабходимо примерно два атома титана. состав остаточных газов определяется основном парциальиым давлением зодорада и аргова, а прн выключении кспарителя еще и парциальиым давлекхем метана. Лля насосов типа АВЭЛ характерен Рхд припципнальиых недостатков. Расзцчшкеиие испарителя во входном сечеэнн заметно уменьшает зффектявную быстроту действяя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
