Методические указания Челябинск 2012

1.2.3. Адсорбционные насосы. Принцип действия насосов основан на способности предварительно обезгаженных твердых тел (адсорбентов, например активированного угля), имеющих удельную поверхность 400 – 600 м²/г, поглощать газы из откачиваемого объема за счет физической адсорбции. Насос изготавливают в виде цилиндра, в который помещают адсорбент. При охлаждении стенок насоса и адсорбента жидким азотом или гелием происходит адсорбция газов из откачиваемого объема на поверхность частиц предварительно обезгаженного адсорбента. Достоинством насосов такого типа является полное отсутствие загрязне­ний откачиваемого объёма органикой. Недостаток заключается в том, что адсорбенты при азотных температурах плохо поглощают инертные газы и водород.
К насосам адсорбционного действия также относят испарительные геттерные насосы. В них адсорбент (геттер) создается во время работы насоса путем термического испарения титана, который обра­зует прочные соединения или твердые растворы почти со всеми газами (исключение составляют инертные газы и углеводороды). Испарение титана осуществля­ют пучком электронов, генерируемых специальной электронной пушкой, либо электрической дугой (электродуговые геттерные на­сосы). Соединения титана конденсируются и образуют компактную пленку. Быстрота действия геттерных насосов может достигать 10⁵ л/с, предельное остаточное давление ~10^-8 Па.
Для повышения эффективности откачки инертных газов раз­работаны ионно-геттерные насосы, в которых осуществляют предварительную ионизацию откачиваемых газов потоком электронов либо электрическим разрядом (взаимодействие ионизированных газов с титаном происходит более интенсивно). Разновидностью ионно-геттерных насосов являются магнитные электроразрядные насосы, в которых для испарения титана и ионизации газов ис­пользуют "холодный" разряд в магнитном поле. Рассмотрим устрой­ство и принцип работы диодного магнитного электроразрядного геттерного насоса.
Насос состоит из нескольких блоков электродов, помещен­ных в магнитное поле так, что силовые линии нормальны плос­кости катода, рис.6. Катоды (К) выполнены из титана, рис.6. Анод (А) собран из отдельных разрядных ячеек, расположенных открытыми сторонами к катоду. При подаче высокого напряжения в ячейках возни­кает газовый разряд. Образующиеся при столкновении электронов с молекулами газов положительные ионы ускоряются электрическим полем и вырывают атомы титана с поверхности катода. Распылен­ный титан взаимодействует с ионизированным газом и осаждается в основном на аноде. Формирующаяся таким образом титановая пленка содержит связанный ионизированный газ, присутствующий в вакуумной системе.
Включение насоса обычно осуществляют при давлении 10^-1 Па. Ток разряда вследствие большой электропроводности разрядного промежутка при низком вакууме (форвакууме) велик, поэтому в электродную цепь включают балластное сопротивление, которое на начальном этапе откачки газа уменьшает падение напряжения между катодом и анодом. В этот период быстрота действия насоса невелика (относительно большой ток разряда приводит к разогреву электродов и сильному газовыделению), поэтому в начале пуска желательно продолжить откачку газов форвакуумным насосом.
При давлениям ~10^-2 Па и меньше сопротивление разрядного промежутка увеличивается, что приводит к росту анодного напряжения и увеличению быстроты действия насоса. Ток разряда по мере улучшения вакуума уменьшается.

Рис.6. Схема устройства диодного магнитного электроразрядного насоса.