Розанов Л.Н. Вакуумная техника 1990 (1065500), страница 24
Текст из файла (страница 24)
При б этом электроны, направля. у- 4 ющнеся к анодной сетке 2, совершают до попадания на >,!1 3 7 нее несколько колебаний, ионизируя путем соударения молекулы остаточных )1 сазов, Сетка 3 служит для а1 б) ПОДДеРжании ПОСТОЯНСтва Рис. 513. Конструктивные схемы нонно- эмиссионного тока при вре- сорбиионных насосов менном отравлении катода. Ионизированный газ хорошо сорбируется активным металлом, напыленным на поверх- ность стенки корпуса, и ионной откачкой путем внедрения поло- жительных ионов в материал стенок корпуса. Основные характе- ристики насосов такого типа приведены на рис.
П.4 и в табл. П.7. Электродная система, обеспечивающая эффективную ионизацию молекул остаточных газов при ионной откачке, используется в кон- струкции орбитронного насоса (рис. 5.13, б). Электроны, эмиттиру- емые небольшим вольфрамовым катодом' 5, под действием положи- тельного потенциала анода 4 и сеток 1 направляются в простран- ство ионизации между концентрично расположенными анодом 4 и коллектором ионов 3. Одновременно благодаря наличию присоеди- ненного к катоду специального электрода 2 электронам сообщаются касательные скорости, обеспечивающие движение электронов по круговым траекториям, что в несколько тысяч раз увеличивает про- бег электрона по сравнению с расстоянием между катодом и ано- дом. Положительные ионы, образовавшиеся в результате иониза- ции остаточных газов, под действием ускоряющего поля внедряются в коллектор ионов, которым может служить корпус насоса. Одно- временно с анода, разогретого до температуры испарения электрон- ной бомбардировкой, активный материал напыляется на коллектор ионов, что обеспечивает хемосорбционное поглощение откачива- емого газа и «растворение» поглощенных молекул.
Недостатком этих насосов является то, что скорости распыления активного металла и производительность откачки в таких насосах независимы друг от друга, Это часто приводит к непроизводитель- ному расходу активного металла. Саморегулирование скорости распыления обеспечивается в маг- ииторазрядиом насосе (рис. 5.14, а, б), который состоит из двух ка- тодов 1 и проволочного или цилиндрического анода 2, находящихся в магнитном поле с индукцией В. Магнитное поле направлено по оси анода, который имеет положительный относительно катодов по- тенциал 3„.
7 кВ. В диодном магниторазрядном насосе, имеющем 133 7ка +5 .тки г(+пв) ~3 а) 3) г) Р и с 314. Конструктивные схемы магниторазридных насосов большую производительность (рнс. 5,15), анод 2 выполнен в виде сотовой рамки, каждая ячейка которой вместе с катодами 3, прикрепленными к корпусу 1, соответствует вместе с магнитом 4 схеме рис. 5.14, б.
Откачиваемые газы ионизируются электронами, появляющимися за счет автоэлектрониой эмиссии из катода, и вторичными электронами, возникающими при бомбардировке катода ионами откачиваемого газа. Напряженность магнитного поля выбирают таким образом, чтобы радиус траектории электронов был меньше радиуса анода, При этом общая длина траектории электройа до его попадания на анод сильно увеличивается, что ведет к возрастанию вероятности ионизации остаточных газов Положительные ионы, слабо отклоняющиеся магнитным полем, бомбардируют катод и распыляют активный металл, который осаждается иа аноде.
Один ион выбивает в среднем один атом активного материала, что и обеспечивает саморегулнруечую скорость распыления при работе насоса. Активные газы химически взаимодействуют с распыляемыми атомами материала катода и осаждаются на анод в виде химических соединений. Инертные газы откачиваются за счет ионной откачки: положительные ионы — внедрением в материал катода, отрицательные ионы и высокоэнергетические нейтральные частицы— на аноде. Основное количество инертных газов откачивается на аноде, так как из катодов в процессе их распыления наблюдается выделение поглощенных газов. Для повышения эффективности распыления активного материала применяются схемы диодных магниторазрядных насосов с ребристыми катодами (рис.
5.14, в) и триодная схема (рис. 5,14, г) с сетчатым катодом 1. Распыление активного материала в этих насосах ведется с больших поверхностей при малых углах падения ионов. В триодиом насосе напыление ведется дополнительно на коллектор 2 (корпус насоса), который не бомбардируется положительными ионами. 134 Магниторазрядные насосы обладают заметной избирательностью в процессе откачки. Быстрота действия этих насосов при откачке водорода в три раза выше, а кислорода в два раза ниже, чем азота.
Быстрота действия при откачке инертных газов в диодных насосах составляет для гелия 10в1в, неона — 4%, аргона, криптона и ксенона — 1...27а от быстроты действия при откачке Рнс. 3.13 магнказота. В конструкциях насоса триодного типа и тораарндный нав насосах с ребристымн катодами быстрота дей. сос ставя при откачке аргона повышается до 25 и !боем от быстроты откачки азота. При длительной откачке аргона в насосе может возникнуть аргонная нестабильность, сопровождающаяся периодическими колебаниями давления.
Магнитная система насосов по соображениям экономичности и надежности выполняется на постоянных магнитах из феррита бария (2БА, ЗБА), сплава железа с кобальтом ЮНДК35Г5 и сплава кобальта с самарием. Максимальная температура обезгаживания этих магнитов 150, 500, 150'С. Предельное давление магниторазрядных насосов 10-' ... 10-" Па. Для облегчения зажигания разряда в насосах при работе в сверхвысоком вакууме используется триггерное устройство на основе радиоактивных изотопов с электронным умножителем.
Верхний предел рабочих давлений определяется газовыделением из-за перегрева электродов насоса. При давлениях более 1О-' Па длительная работа насоса возможна лишь при дополнительном охлаждении его электродов. Кратковременная работа насоса при его запуске возможна от давления ! Па. Наличие загрязнений на электродах насоса, особенно органических, уменьшает быстроту действия насоса и ухудшает предельное давление, поэтому предварительная откачка этих насосов должна обеспечиваться безмасляными средствами откачки. Магниторазрядными насосами трудно обеспечить большую быстРоту откачки из-за малой проводимости корпуса насоса, находящегося в магнитном зазоре.
В связи с этим распространены многосекционные насосы, в которых магниторазрядные секции устанавливаются по образующей корпуса вакуумного насоса. Быстрота откачки такого насоса пропорциональна количеству секций или диаметру входного пат бка насоса. ассовая удельная характеристика магииторазрядных насосов ~~ставляет 0,4 кг/(л1с). Комбинированные испарительные насосы с магниторазрядными секциями, предназначенными для откачки инертных газов, имеют лучшие массовые характеристики, т.
е. 0,1 кг)'(л1с) 133 Характеристики современных магниторазрядных насосов приведены иа рис. ПА и табл. П.8. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. В чем заключается принцип ионной откачки? 2. Какой из источников, точечный или плоский, обеспечивает ботьшую рав. номерность толщины пленки, нзпыляемой на плоскую поверхность? 3. Зачем производят распыление активного материала в испзрительных насосах? 4. Почему ионна-сорбционные насосы откачивают инертные газы? 6.
Какие конструктивные способы позволяют увеличивать быстроту откзчии мзгииторззрядныт насосов? 6. В чем смысл саморегулирования распыления зитивного вещества в ионна-со бционных насосах? 7)' . Чем вызвано ухудшение характеристик криокондеисационного насоса по мере увеличения количества откачанкого гззз? 6. Какие крнозгенты вы знаете? Назовите их рабочие температуры. 9. Какие адсорбцнонные материалы применяются в конструкциях криоздсорбцнонных нзсосов? 1О. С чем связано наличие оптимальной скорости транспортирования адсорбента в криоадсорбционных насосах непрерывного действия? ГЛАВА 6 ИЗМЕРЕНИЕ ОБЩИХ ДАВЛЕНИЙ В 6.1.
Классификация методов и приборов для измерения общих давлений Область давлений, используемая в современной вакуумной технике, 10'...!О-" Па. Измерение давлений в таком широком диапазоне не может быть обеспечено одним прибором. В практике изменения давления разреженных газов применяются различные типы преобразователей, отличающиеся по принципу действия и классу точности.
Приборы для измерения общих давлений в вакуумной технике называют в а к у у м м е т р а м и. Они обычно состоят из двух частей: манометрического преобразователя и измерительной установки. По методу измерения вакуумметры могут быть разделены на абсолютные и относительные. Показания абсолютных приборов не зависят от рода газа и могут быть заранее рассчитаны. В приборах для относительных измерений используют зависимость цараметров некоторых физических процессов, протекающих в вакууме, от давления.
Они нуждаются в градуировке по образцовым приборам. Вакуумметры измеряют общее давление газов, присутствую- 136 10 и 10 з 10 т 10 г !0 з 10 ' 10' 10? р,ра Р н с. 6.1, Диапазон рабочих давле- ний взкуумметров Р и с. 6.2. Деформзционный трубочный преобразователь (трубке Буриана) ших в вакуумной системе. На рис, 6.1 показаны диапазоны рабо- чих давлений различных типов вакуумметров.
где с — жесткость трубки. Манометр измеряет давления в пределах 10з...10з Па. Измерение давлений ниже 10з Па затруднено тем, что трубка при малой жесткости должна быть достаточно прочной, чтобы выдержать атмосферное давление. Погрешность измерения равна 5% и ограничена упругим последействием трубки — медленным возвращением ~рубки в исходное положение после упругой деформации. 137 й 6.2. Деформационные преобразователи К деформационным преобразователям относятся трубчатые и мембранные преобразователи. Трубка Бурдона (рис.
6.2) — деформационный манометр в виде спиральной трубки 2, скручиваюшейся под действием атмосферного давления в случае откачки внутренней полости за счет разных радиусов кривизны, а следовательно, и площадей наружной и внутренней поверхностей трубки. Подсчитаем силы Р, и Рз, действующие соответственно на поверхности с большим и меньшим радиусами: Г~ — — (Р„и — Р) А,; Рз =(Р„„— Р) А, где Р„м — атмосферное давление; р — давление в трубке; А~ и Аз— площади наружной и внутренней поверхностей участка спиральной трубки. Измерительное уравнение связывает между собой перемещение конца тРУбки х и Разность давлений Ритм Р соотношением Рт Рт 1Ратн Р) (Ат — Аз) =СХ~ К вакуумной системе манометр 1Р подключается через штуцер 4. Регистрация перемещения спиральной трубки обычно рычажно-стрелочная, когда конец спиральной трубРср ки связан через зубчатый сектор 3 со стрелкой 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
