+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Применение сублимационных насосов

Выбор источника сублимации титана определяется как требуемой быстротой действия, так и производительностью (потоком откачиваемого газа). Если система всегда работает в диапазоне сверхвысокого вакуума и поток газа мал, тогда самый простой тип устройства и ручное управление будут обеспечивать соответствующий срок службы даже при высоких значениях быстроты действия. В тех случаях, когда производительность значительная, тогда наличие устройства, способного выдавать и дозировать соответствующие количества титана, желательно с автоматическим управлением скорости сублимации, может оказаться существенным.

Когда титан осаждается на поверхность при комнатной температуре, он обеспечивает максимальные значения быстроты действия порядка 3 и 9 л/(с * см2) для водорода и кислорода соответственно [30|. Охлаждение пленки титана до температуры жидкого азота увеличивает значения быстроты действия на коэффициент от 2 до 5, в зависимости от газа. Большую быстроту действия можно легко достичь, если увеличить площадь, на которой осаждается титан, но следует иметь в виду, что большая площадь поверхности потребует увеличить скорость сублимации для поддержания более высокой быстроты действия.
Максимальная быстрота действия получается, когда поверхность титана чистая. В практических видах применения поверхность всегда частично покрыта адсорбированным слоем, поэтому быстрота действия будет составлять только некоторую долю этой максимальной величины, определяемой частотой, с которой поверхность пополняется титановым слоем посредством сублимации. Харра [30] приводит рекомендации для случая, когда используется непрерывная сублимация. Для случая, когда давление очень низкое и используется периодическая сублимация, необходимо принять какую-то эффективную быстроту откачки титана, которая меньше быстроты действия для чистой пленки [30), скажем, от 20 до 30%.

Требующаяся площадь титана в конкретной системе может быть вычислена из уравнения:

$$(Q/p)S,$$

см2, где Q - ориентировочный приток газа из всех источников, включая газовыделение и утечку, мм рт. ст. л/c.; р - требуемое давление, мм рт. ст.; S - скорость геттерирования на квадратный сантиметр титанового геттера для откачиваемого газа.

Особую осторожность следует проявлять при обеспечении того, чтобы проводимость между насосом и вакуумной камерой серьезно не ограничивали эффективную быстроту действия насоса.

Сублиматор устанавливают внутри вакуумной камеры так, чтобы сублимированная пленка титана осаждалась на стенках камеры или пластинах перегородки, размещенных так, чтобы

защищать рабочий объем камеры от осаждения титана. Типичная система, в которой сочетается магнитный электроразрядный насос и сублимационный насос с титановыми геттерами, схематично показана на рис. 6.

система насосов

Рис. 6. Схема вакуумной системы с использованием магнитного электроразрядного и титанового сублимационного насоса, соединенных параллельно, с системой форвакуумирования посредством сорбционного насоса

По причинам, рассмотренным выше, нельзя нагревать сублиматор до тех пор, пока давление системы не будет значительно ниже 10-4 мм рт. ст. с тем, чтобы избежать ненужного загрязнения источника. Это не самое важное ограничение, поскольку сублимационный насос наиболее часто используется в качестве дополнительного насоса.

Одной из единственных серьезных проблем сублимационного насоса является отслаивание сублимированной титановой пленки с поверхностей, на которых она осаждена. Это именно та же самая проблема, которая уже обсуждалась в отношении магнитных электроразрядных насосов. Она может быть минимизирована путем предотвращения ненужного вентилирования в атмосферу или путем термической обработки сублиматора после каждого воздействия (26], прежде чем перезапускать процесс сублимации.

При обычной эксплуатации количество сублимированного титана неизменно превышает количество, необходимое для поддержания нужного давления, но этот титан остается доступным для откачки водорода. При воздействии атмосферы происходит адсорбция кислорода на поверхности, эффективно блокируя доступ к непрореагировавшему титану в объеме. Штайнберг и Альгер [31] доказали, что геттерирование на подобных титановых пленках может быть восстановлено осаждением новой пленки титана на оголенной поверхности. Предположительно такая пленка позволяет осуществить диссоциативную хемосорбцию водорода, за которой следует диффузия атомов водорода в объем.

Сублиматоры с титановыми нитями. Самая простейшая форма сублиматора состоит из ввода, на котором установлены две или более заменяемые титановые нити, нагреваемые по очередности до тех пор, пока не будет сублимирован весь титан. Схема этого типа сублиматора показана на рис. 7. Как правило, каждая нить может сублимировать более 1 г титана до выхода из строя. При нагревании при постоянной мощности этот сплав является более прочным и распыляет т и та it при более постоянной скорости на протяжении своего срока службы, чем сравнимый источник чистого титана [32, 33]. Типичный сублиматор, снабженный тремя нитями, может дозировать более 3 г титана, когда поочередно используется каждая нить до истощения. Когда скорость сублимации можно сбалансировать с быстротой откачки, то можно откачивать газ с быстротой приблизительно 210 мм рт. ст. л, прежде чем придется заменять сублиматоры.

картиридж

Рис. 7. Картридж титанового сублимационного насоса

Сублиматоры с титановыми сферами. Значительно большие количества титана могут быть обеспечены из полых титановых сфер с помощью излучающих нагревателей [34]. Одна из конструкций представляет собой нагреватель в виде вольфрамовой нити, установленной внутри сферы, что позволяет испарять до 35 г титана из сферы диаметром приблизительно 3,5 см. В случае таких тонкостенных сфер беспокойство вызывает конструкционная целостность, поскольку изменение фазы у титана приблизительно при температуре 880 °С создает напряжения в титане, которые при повторяющихся температурных циклах в конце концов вызовут отказ сублиматора [34). По этой причине источник питания сублиматора запрограммирован на выдержку титана при дежурной температуре свыше 880 °С, где скорость сублимации является незначительной, а также выполнение цикла повышения до заданной температуры выше 1500 °С, когда требуется сублимация. Отказ происходит, когда сублимация приводит к образованию отверстия в сфере. Потери излучения через отверстие заставляют сферу работать при слишком низкой температуре для используемых значений скорости сублимации. Один недостаток использования титановой сферы заключается в том, что она должна поддерживаться при повышенной температуре все время, а это приводит к нагреванию стенок камеры и увеличивает скорость газовыделения.

Электронно-лучевые сублиматоры. Для очень высокой производительности может использоваться распыление титана с помощью электронно-лучевой установки для напыления.

Нет товаров, соответствующих выбору

Страница в разработке - прямо сейчас здесь нет актуальных товаров, соответствующих вашему выбору.
Но у нас есть эта техника. Поэтому свяжитесь с нами по телефону или Email за информацией.