溅射离子泵阳极筒-阴极板间距对抽气特性影响的数值研究

建立了描述溅射离子泵抽气单元抽气特性的计算模型。采用商业软件COMOL Multiphysics,将等离子体模块、磁场模块、带电粒子追踪模块进行耦合,计算得到了阳极筒内潘宁放电特性参数、气体离子入射阴极板能量和角度。引入非垂直入射溅射产额公式,计算得到阳极筒内壁溅射产额及抽气单元抽速。模拟计算结果与实验数据的对比表明,两者具有较好的一致性,验证了所建模型的适用性。基于所建计算模型,开展了溅射离子泵阳极筒-阴极板间距对抽气性能影响的数值研究。计算结果表明,阳极筒与阴极板间距对抽气单元的有效抽速有显著影响,并存在最优间距,该间距下抽气单元的抽速最大,同时最优间距随阳极筒半径增加而增大。基于模拟结果,提出了非等径、非等高阳极筒抽气单元阵列结构离子泵设计方案,为溅射离子泵的结构改进和性能优化提供了新的设计思路和可行路径。     

溅射离子泵的一种新阴极材料——Ti_(15)Mo合金

在同一泵体、同一测试条件下,对以Ti_(15)Mo合金、纯钛或47121合金作阴极的相同结构抽气单元,进行了抽气性能的对比测试。其结果是Ti_(15)Mo合金阴极对氢气抽速比纯钛提高60％以上,对空气抽速提高约15％,对氦气抽速达到抽空气的22％。并对Ti_(15)Mo泵芯在1.2×10~(-5)托氢压强下进行455小时抽氢试验,而抽速几乎没有衰减。对试验后的纯钛和Ti_(15)Mo阴极进行了金相、x光和氢浓度分析:Ti_(15)Mo阴极放电区表面并不生成TiH_2而是氢向体内扩散。我们的试验研究表明,Ti_(15)Mo合金是一种优良的溅射离子泵阴极材料,并设计制造了2TLH-150抽氢溅射离子泵。     

一种计算二极型溅射离子泵特性的新方法

本文通过各种实验结果相结合的理论考虑得出了计算溅射离子泵特性的一般方法,这种方法成功地应用于高能加速器中分配溅射离子泵的最佳设计。计算抽速和测量抽速的偏差小于30%。 绪言 尽管几乎所有的真空领域中广泛地使用溅射离子泵,但是,我们有关不同泵的参数对于抽速的影响的知识,经验的多于理论。这大概是由于溅射离子泵复杂的抽气机理,这种抽气机理,依赖于潘宁室的不同放电模型,高能离子轰击阴极的溅射率,以及气体分子和二个电极表面之间发生的物理化学现象。 除了阴极材料外,影响溅射离子泵抽速的主要参数是:磁场强度,施加电压和阳极室…     

LH—300型冷阴极抽氢溅射离子泵的研制

一、前言 LH—300型冷阴极抽氢溅射离子泵的研制是为了提高冷阴极溅射离子泵的抽氢能力,从而延长溅射离子泵抽氢的寿命,并结合中国科学院某研究所的要求,为氢原子钟的研制提供抽氢溅射离子泵。 普通冷阴极溅射离子泵,对于抽氢所造成的寿命终了的原因主要是:由于氢向阴极钛板里扩散,形成钛的固溶体,使钛板发热,造成阴极钛板翘曲和阴极表面形成大量氢化钛而龟裂,为了改善普通冷阴极溅射离子泵对氢气的抽气能力,我们做了一定的研究工作,取得了一定的成果。 关于抽氢溅射离子泵我们在国外的资料上,只看过法国RIBER公司的加厚钛板及增加波纹片…     

溅射离子泵的再生处理

标志溅射离子泵性能的主要技术指标是泵的抽速和泵所能达到的极限真空度。这两项指标密切地依赖于泵的工作状态和泵的历史。因此,为了能正确地评价溅射离子泵的性能,除了规定一个统一而合理的工作条件以外,还必须使泵处于大致相同的初始条件下。 溅射离子泵抽气特点是内部储存与自身消耗。它不是把被抽气体经过前级泵排往大气中。而是借助于予抽泵把被抽空间的压强抽降到一定的压强下(低于10-2乇),然后溅射离子泵通过潘宁放电使气体电离。气体离子在电场作用下轰击钛或钽阴极。使气体离子与钛或钽的原子发生化学反应,或者被溅射出来的金属原…     

用溅离子泵抽氢

本篇文章讨论了二极型和三极型离子泵抽氢的情况。并说明这些泵中所用的阴极材料类型对抽氢效率有重大影响。所举之例包括了有铝，钛和钛合金阴极材料泵的数据。数据表明的铝阴极二极型泵抽氢并不比抽氦更有效。在压强很低时使用钛阳极和泵体钛屏蔽下会对抽速有一定影响。     

溅射离子泵阴极的分析研究

对一在10~(-5)Pa 真空下连续抽空气15000h 以上的溅射离子泵 Ti 阴极,测量了表面几何“起伏”,分析了剖面金相照片,并用 X 光衍射、XPS、AES 进进了分析研究。结已表明,表层 Ti 原子几乎全部与 N 结合生成 TiN;整块材料内有部份 Ti 的氢化物生成,并且阴极表面约6%的区域提供了约80%的溅射量。     

微型溅射离子泵放电模拟与抽气特性研究

为了解溅射离子泵抽气过程中内部放电与抽速的关系,考虑了N2分子的激发、电离及粒子之间的弹性碰撞等过程,利用COMSOL软件对微型溅射离子泵内部气体放电进行了数值模拟研究.得到了电子密度、温度、粒子轨迹、入射角度及入射能量的分布变化,并分析了这些因素对抽速的影响.在搭建的实验平台上对微型溅射离子泵进行了抽速测量,得到了不...     

溅射离子泵结构的新进展

简介 本文讨论了一个新的溅射离子泵的结构。这个泵的特点包括:(1)高的抽气能力; (2)完全闭合的磁路;(3)可以更换场的水冷阴极。这个圆筒形泵体,由铁磁性材料构成,它起着一部分真空外壳的作用,而且也做为磁回路的回程使用。阴极由特殊的钛合金组成,亦是真空外壳的一部分,用被挤压的铜垫圈密封到泵体上。这个新的精致的设计,使泵的排气能力比同样重量的泵要大10倍。文中给出了抽速、流量和泵寿命的综合数据。实际证明这种泵是非破坏性的,这种结构在溅射离子泵技术方面代表了一个新的和重要的突破。 引言 研制计划是由研究溅射离子泵的新材料…     

新型抽氢溅射离子泵阴极材料

在普通溅射离子泵的基础上，经结构上的改进后，采用β钛合金Ｔｉ－１５Ｍｏ作为抽气元件的阴极，使泵的抽氢速率提高６０％以上，抽空气速率提高１５％左右（在５～６×１０－６托）。 Ｔｉ－１５Ｍｏ合金具有优良的抽氢效果是由于它具有均匀的Ｂ结构。β结构的钛对氢有很大的溶解度，因而使它具有很大的抽氢速率和很长的抽氢寿命。     

扩大高抽速范围的3L—220型溅射离子泵的研制

为满足微电子学、光电子学、超导电子学等获得超高清洁真空的需要而研制了３Ｌ－ ２２０型溅射离子泵．该泵体积小，容积利用率高．采用了两种不同直径的阳极简组合的 三极结构型式等一系列措施。极限压力低、抽气压力范围宽，对氩气抽速较高。 文中论述了泵的方案选择、主要结构设计，泵性能测试及其结果分析．     

复合式溅射离子泵

目前在中小型无油超高真空抽气系统中,大多采用溅射离子泵为主体系,尽管溅射离子泵具有一系列优点,如使用简便,寿命长,耗用功率小,不用水冷却,但是对活性气体抽速低,不能承受较大的放气量,故在电真空器件排气中仍要在泵内或系统中附加一只升华泵,帮助抽除大量活性气体。除此之外,溅射离子泵成本贵,体积庞大而笨重。因此,溅射离子泵对中小型无油超高真空抽气系统来说并不是一种理想的主体泵。而目前这种情况的存在原因是:(1)国外溅射离子泵成熟的历史早;(二)升华泵中升华器寿命太短。一台溅射离子泵的性能应有二方面的指标:第一方面是技术指…     

溅射离子泵物理学

溅射离子系进行稳定状态的抽气特性决定于放电强度（ Ｉ／Ｐ）和抽气效率 （Ｓｐ／Ｉ）。这种泵采用磁性来限制冷阴极气体放电。可以在进入超高真空和更低的压强范围内进行工作。许多经验证明了,放电强度在不同程度上是依赖于下列有关参数：电压、磁场、电极几何形状、电极材料、气体的种类和压强。这种放电的理论与圆满解释是仍旧相差很远。在放电格子中观察到空间电行对改变电位起主要作用。在这里可近似地认为,放电强度与阳极电压和阴极长度成比例。但是,与作为乘积（即磁场×阳极直径）为常数的阳极直径无关。另外,关于要求的放电强度,用潘宁正磁控管和反磁控管室作一下比较。 对于在放电中产生的每一个阳离子,抽除的气体分子的数目成比例的量（Ｓｐ／Ｉ）提供出一种油气效率的测量方法。由于化学活泼性气体与从阴极溅射出来的收气剂材料,化合作用产生的抽气作用最低限度在理性上能很好地理解。至少在实验上,由离子埋葬吸附和扩散到阴极里的对氢的抽气作用亦能很好地建立。但是对惰性气体的抽气有时也涉及了这些方面。对于普通二极型和早期（两个电位）的三极型溅射离子泵。表面上,对氢的抽气已作了满意的说明。这种说明对最近（单电位）的三极型泵也未必适用,对采用不同材料的双阴极的二     

CD-J50型超高真空阀门

前言 随着电子工业的迅速发展,对清洁超高真空等基础工艺提出了新的更高要求。自一九七三年以来,我厂研制了一些长寿命、高可靠、低噪音的电子管。因而逐步对原有的油扩散泵抽气系统进行了技术改造。用冷阴极钛溅射离子泵和钛球升华离子泵抽气系统更换了油扩散泵抽气系统。经过几年来的生产实践和不断改进,已能适应和满足生产的工艺要求,收到了初步的效果。在制造钛泵抽气系统的过程中,由十一车间,技术科、八车间等单位三结合设计,制造了CD──J50型超高真空阀门(见图 1)。用作为联结主泵,被抽容器和子抽系统的控制阀。 一、 CD──J50超…     

二极型溅射离子泵抽速试验

冷阴极溅射离子泵是获得无油超高真空的重要工具之一。随着电真空器件的进一步发展,它越来越广泛地被应用于电真空工业中。但目前有关冷阴极溅射离子泵的设计理论还不十分完善,磁路设计在几何形状复杂多样的情况下,理论计算繁杂,与实际出入也大。在生产实践中,有不少参数和尺寸的考虑和选择,往往还经过试验结果来予以修正和确定。为给溅射泵的设计提供一定的实践经验,我们对影响二极式溅射离子泵抽速的主要因素:阳极电压、磁场强度以及阳极格的大小等作了一些初步试验,以探讨这些因素之间的相互关系;此外,对加有钛异华器的溅射泵也作了一些…     

一种中磁场层状阳极溅射离子泵

一、引言自从1954年Gurewitsch和Westendorp发表“Ionic pump”以来。距离现在已有三十多年。在此期间,溅射离子泵取得了很大的进展,它已成为获得清洁超高真空的主要抽气设备,广泛地应用于几乎所有的真空领域。改进溅射离子泵的阳极结构,是提高其抽气性能的重要途径。最早的溅射离子泵的阳极     

溅射离子泵的寿命试验

ＫＥＫ质子同步加速器的予注入器用了四个１０００升／秒的溅射离子系来抽双等离子体离子源的大量气体负载。为了估计泵单元的寿命，一个５００升／秒二极溅射泵在大约３×１０－５乇氢气压力下运行１０００小时以上。泵单元稍微作了改进以防止钛阴极板的变形。抽速由一个１Ｃｍ直径的园形小孔的两边压差来确定。即使钛板几乎没有变化，但抽速从开始时的５００升／秒减小到试验终了时的３５０升／秒。化学分析表明氢分子不是均匀地扩散在整块钛板上的。     

复合离子泵的研制与调试

我厂是生产电真空器件的工厂。为了减少油蒸汽对器件的污染,原来所用的无油超高真空系统是以溅射离子泵为主体泵,尽管溅射离子泵有使用方便、可靠、极限真空度高、寿命长等优点,但也存在着启动压强低、用机械泵做前级难以启动,以及抽速低不能承受较大放气量(如电子管阴极分解时     

金属离子源在冷阴极溅射离子泵中的应用

溅射离子泵之性能决定于它的电离速率。在低压强下,可电离的气体分子数量相应地减少。如果用一种高蒸气压的金属作放电电极,就能消除这个极限。在放电时,高蒸气压的金属电极发生局部加热,从而在气相中释放出大量金属原子。这些金属原子被空间电荷电子电离并被加速轰击到阴极上,结果使抽速提高很多。结果发现,在低于１０－４乇压强范围内电离速率（单位：安培／乇）增加５０％,对空气抽速（单位：升／秒）也增加５０％,这就远远超过现有离子泵的水平。残余气体分析指出,高蒸气压金属对真空系统并不产生污染。     

漏磁变压器的实验

一、漏磁变压器的应用溅射离子泵两电极之间,电子被钛极接收,离子被钽极接收,因此,溅射离子泵高压电源在低真空时接近短路工作,在高真空时接近开路工作。用于溅射离子泵高压电源的漏磁变压器就是一种能够适应小电流、高电压及在短路时固定电流工作的特殊变压器。漏磁变压器不仅可以短路,使其输出呈陡降特性,还可以通过改变结构形式来改变陡降曲线的斜率,以使溅射离子泵获得较大抽速。