+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Магнитные электроразрядные насосы

В этом подразделе будет дано подробное описание двух типов насосов, которые особенно хорошо подходят для создания высокого вакуума, в частности магнитных электроразрядных и геттерных насосов. Они классифицируются в качестве газоулавливающих насосов, поскольку откачиваемые газы улавливаются внутри конструкции насоса, при этом большинство их необратимо остаются на геттерах в качестве стабильных химических соединений. Насосы могут подвергаться термической обработке, по крайней мере до такой же высокой температуры, как и турбомолекулярные насосы в процессе эксплуатации, а их простое строение позволяет обеспечить эффективную, относительно быструю дегазацию в этих условиях. Для получения предельного остаточного давления при выполнении быстрых циклов, начиная с атмосферного давления, эти насосы могут подвергаться термической обработке при температуре, достигающей 450 °С, одновременно с вакуумной камерой1, так что можно провести очень быструю дегазацию всех поверхностей внутри вакуумной системы. При более высоких температурах термообработки ни магнитные электроразрядные, ни геттерные насосы обычно не эксплуатируются, так что система должна откачиваться с помощью вспомогательного турбомолекулярного или аналогичного «чистого» насоса. Преимуществом такой термообработки, безусловно, является тот факт, что обычная работа новой системы в диапазоне 10-10 мм рт. ст. продолжается после 16-часовой термообработки при 400 °С.

Когда используются магнитные электроразрядные и геттерные насосы, система полностью изолирована от атмосферы. При условии отсутствия значительных течей в системах сверхвысокого вакуума эти насосы обеспечивают степень бесперебойной работы, которая является беспрецедентной по сравнению с любым другим типом насоса. Если отключение электроэнергии вызовет отключение насосов, обычно будет происходить относительно незначительное повышение давления, и система будет быстро возвращаться к своему нормальному рабочему давлению, как только будет восстановлено питание.

1Для термообработки свыше 250 °С может потребоваться снять магнит и соединительный кабель.

Конструкция магнитных электроразрядных насосов

Описанный здесь одноэлементный электроразрядный насос обеспечивает номинальную быстроту действия (как правило, измеряемую для азота при давлении приблизительно 10-6 мм рт. ст.), равную приблизительно 0,25 л/с, подходящую только для очень малых газовых потоков, например из герметизированных электронных устройств. Для того чтобы обеспечить более высокую быстроту действия, насос должен состоять из нескольких элементов. Первый коммерческий насос был рассчитан на 8 л/с и содержал конструкцию анода типа «лотка для куриных яиц», состоящую из 36 квадратных ячеек по 13 мм шириной и 13 мм глубиной. Схема этого насоса показана на рис. 3.

схема магнитного электроразрядного насоса

Рис. 3. Схема первого магнитного электроразрядного насоса.

Насос установлен между полюсами массивного магнита в виде подковы из магнитного сплава альнико, который характеризуется высокой напряженностью периферийного магнитного поля (~0,02 тесла на расстоянии 2 см от корпуса насоса), ограничивающей его использование в некоторых видах применения. В более новой модели данного насоса используется компактный ферромагнит в сборе, характеризующийся блуждающими магнитными полями с очень низкой напряженностью (на уровне магнитного поля земли на расстоянии 2 см от корпуса насоса). Для насосов с быстротой действия до нескольких литров в секунду анодные ячейки компактно распределены в нескольких модулях откачки, они занимают минимум места в целях эффективного использования магнитного поля. Поскольку объем, имеющийся для выпуска, влияет на быстроту действия, он должен быть максимальным, насколько это возможно. Интервал между элементами анода и катода сохраняется небольшим, по-прежнему обеспечивая при этом достаточную проводимость для потока газа между установочным фланцем и каждым модулем откачки в целях оптимизации быстроты действия. В ранних конструкциях насоса обычно использовались магниты из магнитного сплава альнико, которые позволяли насосам подвергаться термической обработке при температуре около 400 °С при установленном магните; в некоторых конструкциях магниты были установлены внутри и удалять их было нельзя. В современных конструкциях используются ферромагниты, которые могут подвергаться термической обработке при -350 °С, в результате чего внешние блуждающие поля были значительно уменьшены. Используются также самариево-кобальтовые магниты, позволяющие проводить термическую обработку при максимальной температуре -250 °С.

Большие магниты, необходимые для создания полей свыше 0,1 тесла, создают значительные силы между магнитными элементами, поэтому к их разборке следует относиться очень внимательно. Большинство магнитных конструкций размещаются вне вакуумной оболочки насоса, хотя в некоторых ранних конструкциях магниты размешались в герметично запаянных контейнерах (для обеспечения низких скоростей газовыделения) внутри вакуумного объема. Напряженность поля магнитов не всегда соответствует спецификации и должна уточняться, если быстрота действия кажется низкой.

Анодные конструкции в оригинальных коммерческих насосах изготавливались из титановой полосы, однако в более поздних моделях, по всей видимости, повсеместно использовалась нержавеющая сталь. В катодах первых диодных насосов использовался титановые пластины толщиной 3,2 мм, но их заменили на лист 1,6 мм или более тонкий. В моделях, специально предназначенных для откачки водорода, сохраняется первоначальная толщина титанового геттера. В насосе DI титановый катод обычно имеет толщину 1,02 мм. Титановые катоды в триодных насосах имеют ячейки различной формы, начиная от простой сетки до сложных ячеек в форме StarCell.

Во многих триодах количество титана, которое может распыляться, прежде чем будет нарушена целостность катода, меньше количества титана в катодах диода. Однако следует подчеркнуть, что срок службы даже самых тяжелых элементов диода ограничен, и не так уж редко можно встретить катод, распыляемый в центре участка разрядного удара. Это происходит в насосах, которые эксплуатировались при давлении, значительно превышающем диапазон давления сверхвысокого вакуума в течение продолжительных периодов. Если распыление будет продолжаться и после отказа катода, в стенке насоса в конечном итоге появится небольшая утечка.

Изоляторы, используемые в насосе, должны быть защищены от короткого замыкания, вызванного распыленными катодными металлическими пленками. Как правило, это требует только экранирования линии обзора для работы при низком давлении, для которой и предназначаются данные насосы.

Группа РОСВАКУУМ

Адрес: 107023 Россия, г. Москва, Электрозаводская улица, 21

Часы работы офиса: с 9:00 до 18:00 по Москве.

 

Телефон: +7 (495) 664-22-07

E-mail: baza@vacuumpro.ru

 

Чтобы заказать бесплатный подбор оборудования, отправить заявку, запрос или получить консультацию инженеров - свяжитесь с нами по телефону или E-mail.

В базе 310 производителей и поставщиков вакуумного оборудования и техники (РФ, СНГ и зарубежные компании). Цены, наличие на складах и технические характеристики оборудования и техники уточняйте только по электронной почте E-mail.