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钛泵件的结构以及工作原理

2021-05-18 09:52:05

 钛泵件可分为二极型和三极型,三极型可提高对氩(Ar)的抽速。二极型钛泵件的结构,阳极A由许多个厚0.1~0.3mm,直径为12~40mm的不锈钢薄壁圆筒构成,在阳极的两端加有1~3mm厚的钛阴极K。阳极筒的轴线与阴极面垂直,二者之间加3~7KV的电压,阳极筒的轴向加1000~3000高斯的均匀磁场。


工作原理:


在钛泵件阳极筒中运动的电子,有轴向速度分量Vz和径向速度分量Vr,因为Vr与轴向磁场Bz垂直,电子会受到洛仑兹力F=eVr´Bz作用,所以阳极筒内的电子除受到轴对称的电场力作用外,还受到eVr´Bz的洛仑兹力作用,电子的运动为轴向的直线运动和横截面上的轮滚线运动。在横截面上电子轮滚线运动半径的大小是电子速度和磁场强度的函数,电子速度愈大(阳极电压愈高),轮滚线的圈愈大;磁场愈强,轮滚线的圈愈小。当阳极电压较高时,为了避免电子“滚落”到阳极上,必须加一个较强的轴向磁场。


在轴线方向,当电子向阳极筒的中心截面运动时,受电场力的加速作用,电子的速度愈来愈大,越过中心截面后,电场力起阻碍作用而使电子做减速运动,靠近阴极板时Vz衰减为零,电子重新受电场力的加速作用而反向加速运动,过中心截面后又开始减速,如此不停的重复上述运动。电子在阳极筒中经过很长的路程才落到阳极上。大量电子受磁场约束,以滚轮线的形式贴近阳极筒旋转,形成一层电子云。旋转电子云的旋转频率约为100兆赫兹量级,电子密度可达1010(个/厘米3)量级。上述现象称为潘宁放电。

泵体

气体分子和旋转的电子碰撞而被电离,气体离子在电场的作用下,飞向并轰击阴极钛板。离子轰击钛板产生两种作用:1、溅射钛,形成钛膜;2、打出二次电子。


溅射出来的钛原子,淀积在阳极内壁和阴极板上,形成新鲜的钛膜维持钛泵的抽气能力。离子的溅射能力随入射离子的能量、质量和入射角的不同而不同,能量大,质量大的离子的溅射能力也大;斜射比垂直轰击的效果要好。为了保证阳极筒上的钛膜的吸气能力,必须保证足够的溅射率,即要求有足够的电压,以保证离子得到足够的轰击能量。离子轰击钛板,可打出二次电子,二次电子受电磁场作用进入旋转电子云里,补充失去的电子。每个气体分子被电离的同时,都至少放出一个电子,这些电子也进入到旋转电子云里,它们和二次电子一起补偿因跑到阳极上而损失的电子,从而能不断地维持潘宁放电。




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