台泉钛材质水泵

钛泵的工作原理介绍

发表时间:2019-09-03 00:00

钛泵的工作原理介绍


在钛泵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。

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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。


钛泵的除气机理


(1) 对活性气体的抽除


对N2、O2、CO和CO2等气体的排除主要靠淀积于阳极筒内壁上的钛膜的化学吸附。


(2) 对氢气的抽除


对氢气的抽除有化学吸附,也有扩散、吸收、溶解作用。


(3) 对惰性气体的抽除


对惰性气体的排除,主要靠离子“掩埋”,被电离的惰性气体的离子轰击阴极时,有以下三种情况:


a、离子直接打入阴极内,或打入阴极边缘对面的阳极板上的钛淀积层内;


b、斜射的离子切入阴极表面,离子和钛一起被掀掉而沉积在阴极板的周围或其它地方;


c、离子没有打入板内,但是从阴极得到电子而复合为中性原子,然后又反射到阳极内表面的钛膜中。


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