Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок (1051250), страница 21
Текст из файла (страница 21)
2-14 показана зависимость скорости откачки и производительности магнитно-электроразрядного насоса от давления в откачиваемом объеме. Как видно из приведенных кривых, скорость откачки насоса практически постоянна в диапазоне давлений от 5 10-з до 5 !О-' мм рт. ст., снижаясь как при уменьшении, так и при увеличении давления, Так, например, при давлении !Π— 4 мм рт. Гт. скорость откачки составляет 40зга от номинальной, а при давлении !О-' мм рт.
от. снижается до нескольких процентов. Производительность насоса увеличивается с ростом давления и имеет максимум при давлении ? !0-4 лсл! рт. сг, Рост производительности насоса с давлением связан с тем, что число сорбированных молекул (т. е. масса откачиваемого газа) зависит от интенсивности ионизация и скорости распыления ти- Рис. 2-13. Простейший манси! но-электроразрядный насос.
! — к»соды, 2 — анод, 3 — блок пн т»нк» 106 тана, которые в свою очередь непосредственно связаны с разрядным током, имеющим максимальное значение прн давлении, близком к 10-' лсм рт. ст. Ниже приводится относительная быстрота действия насоса по различным газам. Газы Селективность насоса при откачке различных газов может быть использована для отыскания течей в откачиваемой системе путем обдувания ее снаружи инертным газом, Проникновение в откачиваемую систему ь „ь й 500 -1 — угв к ь-ь575 гс рг50 г СЬЬ гаса 70-С и- гО- 70-С гО ' М ' 70 ' гО ' Д л а Олена епмлгр не еос Рис. 2-!4.
Зависимость скорости откачки (1) и производи. тельпостп (2) магнитно-электроразрнднпго насоса от данлзнин. инертного газа сразу же вызывает всплеск разрядного тока, и таким образом насос одновременно является достаточно чувствительным течеискателем. Быстрота действия насоса зависит от площади катодных пластин и количества элементарных ячеек, нз которых состоит анод. В США, Англии, ФРГ, Франции, Японии и ряде других стран налажен серийный выпуск насосов этого типа с быстротой действия 0,2; 1; 5; 8; !5; 36; 75; 125; 280; 400 лгссегс и малыми сериями 1000; 2400; 5000 н 10000 л/еек. В Советском Союзе выпускаются насосы с быстротой действия 0,2; 8; 30; 100; 300 и 107 Водород ййетаи Дейтерий . Лмьшак . Этилозыгс эфир Пары воды ВОздух Лзот Окись углерода Днуокись углерода . Кислород Гелий . Лртпн....
Выстяста дейст»к», % 250 †3 270 210 17О 135 що 1ОО 98 86 82 55 11 — 20 4 Таблица 2-2 ! ':Ю ч з аа йй о "он 'й о» з е з Вык пнтзнан Размеры, мм Марка насоса Разззеры, мм Обозначение Н ЭМ-02.1 НЭМ-ЗО. НЭМ.1ОО-2 НЭМ.ЗОО-1 0,2 зо 1ОО зоо 33Х43Х 1СО О 160ХЗ2О 1 05Х 260 Х 37 0 ЗЗОХ425Х575 0,225 1б 46 140 ВПНЭМ-02 винам-зо УВПНЭМ-16-1 впнэм-зю 16 100 ню 160 2, ° за 2! 4О МО Х 1М Х 200 230 и 250 Х 470 230Х350Х470 3 50 Х 331 Х 5'0 з Рнс. 2-16. Типичный вид электроразридной системы отечественннж магнитноалеитроразридных насосов. ! — катоды 2 — аноды 108 1000 л/сек, а также агрегаты безмасляной откачки на основе магнитных электроразрядных насосов с быстротой действия 30, !00 и 300 л/сек.
Основные данные отечественных магнитно-электро- разрядных насосов приведены в табл 2-2 Внешний вид электродной системы, применяемой в серийных отечественных насосах, показан на рис. 2-15. Каждая элементарная анодная ячейка имеет разлтер 20Х20Х Х 15 лглг. Анодное напряжение— г-- 7 кв, напряженность магнитного поля 700 э. Быстрота откачки каждой элементарной ячейки составляет 0,3 л/сек. В качестве материала катодных пластин используется титан, который обладает хорошей распыляемостью в сочетании с большой сорбционной способностью. Для анодов применяется нержавеющая сталь или титан. Из нерживеющей стали изготовляется также корпус насоса, поскольку он должен быть немагнптным. Использование сравнительно легких оксидно-барневых магнитов (марки 2БА) позволяет получать весовую характеристику 0,5 кг/л/сек.
На рис. 2-15 показано устройство насосов 1-!ЭМ-100-2 п НЭМ-300-1. Электродные системы насосов размещены в четырех карманах, которыми снабжен корпус каждого насоса. В зазорах между карманами помещены постоянные магниты. Электродные системы разделены электрически на две группы, каждая нз которых питается через свой высоковольтный ввод, что позволяет в случае необходимости отключать ту или иную электродную группу. Рис, 2-16. Схематическое изображение конструкций отечественных магнитно-электроразридиых насосов. о — НЭМ-100.2, б — НЭМ.ЗОО-1.
Наметились некоторые конструктивные пути увеличения быстроты действия электроразрядных насосов путем изменения формы катода. Так, например, если катод сделать не плоским, а ьыпукчым, наварин на его поверхность спираль Архимеда, то поверхность испарения 109 увеличивается примерно в 2,5 раза, а скорость откачки возрастает на 30оге, Еще большее увеличение скорости откачки получается при замене катодных пластин из чистого титана пластинами из цирконий-ниобий-танталового сплава. Прп тех же размерах насоса применение этого сплава в сочетании с пластинами, имеющими форму спирали Архимеда, дает примерно двойное увеличение скорости откачки, Следует отметить, что использование «бороздчатых» или «щелевых» катодов увеличивает также скорость откачки инертных газов, которые в основном поглощаются в промежутках между активными зонами катода.
Ионы инертных газов, попадая в щели, адсорбируются в них, поэтому скорость откачки инертных газов «щелевыми» катодами примерно в 5 раз больше скорости откачки при гладком катоде. Эффективным способом увеличения скорости откачки насоса по инертным газам является также использование трехэлектродной системы, в которую, помимо катода и анода, имеющих ячеистую структуру, ввозится ще коллектор, потенциал которого имеет промежуточное значение между потенциалом анода и катода.
В таком насосе, как и в насосе диодного типа, разряд возникает между анодом н расположенными по обе стороны от него катодами. Образующиеся в разрядном промежутке положительные ионы под влиянием электрического поля движутся к катодам, при этом одна часть ионов, ударяющихся о поверхность ячеек катода, вызывает распыление титана. Вторая часть ионов пролетает через ячейки.
Однако энергия этих ионов недостаточна, чтобы вызвать распыление материала коллектора. Вместе с тем значительная часть распыленного материала катода, пролетая сквозь катодные ячейки, оседает на коллекторе, «замуровывая» приходящие туда медленные ионы. Таким образом, возникает значительная часть нераспыляемой поверхности, в которую внедряются ионы, что значительна улучшает условия откачки. Так, например, быстрота откачки элементарной анодной ячейки триодного типа по сравнению с аналогичной ячейкой диодного типа по азоту возрастает в 4 раза, а по аргону — более чем в 10 раз. Кроме того, введение коллекторного электрода устраняет часто наблюдаемое в магнитно-электроразрядных насосах диодного типа явление периодического колебания разрядного тока и давления в диапазоне !О-'— 11О 1О-а жм рт. ст, связанное с нестабильностью процесса поглошения аргона.
Хотя насосы триодного типа решают проблему откачки инертных газов и одновременно устраняют «аргопную нестабильность», однако они по ряду причин не получили широкого применения, Введение третьего элеитрода значительно усложняет конструкцию насоса и пульта питания. Кроме того, вэтом случае ухудшается использование магнитного поля из-за увеличе- « ния зазора между по- 3 люсами магнитов, так как ширина насоса в результате введения третье~ о электрода значительно возрастает Рнс, 2-17.
Осесамметрн жал кон- го насоса, конструкции насосов в последние годы были разработаны осесимметричные насосы со съемными магнитами. Эти насосы более просты и компактны, а токоввод у них защищен от поломки при случайных ударах. Без магнита теплоемкость насоса мала, что позволяет быстро нагревать его для обезгаживания до температуры 400 — 450'С. Насос имеет малый собственный объем и присоединяется к откачиваемому объему через отверстие большого поперечного сечения. На рис. 2-17 изображен осесимметричный насос с радиальным магнитным полем, обладающий скоростью откачки 100 л/сек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
