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。     

提高溅射离子泵抽速的研究

按抽气过程推出了溅射离子泵的抽速公式。实验研究了阳极结构、阴极材料对提高抽速的作用。通过离子泵抽氩清洗后抽速提高现象的分析研究.证实了阴极材料表层成分对离子泵抽速有几倍的影响;钛阴极的泵在抽氮气达到稳定值后,阴极表层即盖满 TiN,而泵的正常抽速是离子溅射 TiN 生成的钛原子在阳极表面抽气提供的。研究表明,理想的离子泵阴极材料不仅应当溅射率高,溅射膜有高的吸气性能,而且应对入射的被抽气体原子有足够高的扩散能力。     

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。     

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。     

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     

HX─300型回旋泵研制总结

一、前言 回旋泵是近十多年发展起来的一种超高真空钛泵,人们也常用弹导泵、轨迹泵来称呼它。它和广泛应用的冷阴极离子系相比较,有如下的优点: 1、构造简单、不用磁钢,因而体重轻、成本低。 2、抽速大,特别是在超高真空范围内还有很大的恒定的抽速。 3、没有记忆效应。 因此,回旋泵除了以上优点外,还具有其他型式钛泵的一般特点。所以在科学研究,现代化生产当中广泛应用。如冶金、表面物理、受控热核反应、原子能技术、电子真空器件和超高真空镀膜等方面。 回旋泵可分为二极型和三极型两种。其中三极型又分为单腔和多腔两种。本泵为单腔式…     

用溅射离子泵轴氦

本文中给出了惰性气体和传统型的二极型和三极型泵的氦抽速和抽气量的大量数据。报导了抽氦之后各种不同泵再生程序的有效性，包括烘烤和Ｎ２辉光放电清洗特性。本文还报导了随后抽Ｎ２时氦的比较解吸情况。这些泵的Ｎ２抽速作为确定泵尺寸与其相应氦抽速关系的基准。     

碳纤维表面处理对铝电解用硼化钛阴极涂层性能的影响

硼化钛阴极涂层是铝电解用可润湿性阴极材料中的一种，具有优良的抗钠渗透性和对铝液润湿性，可以有效地延长铝电解槽寿命。碳纤维是硼化钛涂层材料的增强剂之一．对硼化钛阴极涂层的性能影响很大。本文研究了不同工艺的液相碳纤维表面氧化处理法对硼化钛阴极涂层抗拉强度和粘接强度的影响。采用PTIR检测碳纤维处理后表面含氧基团的变化，寻找影响硼化钛阴极涂层性能的原因，从而达到最有效地提高TiB2阴极涂层抗拉强度和粘接强度的目的。结果表明，采用工艺(1)(10％HNO3，80℃、恒温5min．超声波、5min)对碳纤维进行表面处理最合理，处理后碳纤维表面含氧基团的含量最高．用其制备硼化钛阴极涂层的抗拉强度、粘接强度最大。     

静电马鞍场溅射离子泵在注入电子时的效果

本文继续探讨研制一种新型真空泵的可能性。利用静电马鞍场约束电子振荡并注入电子以扩展放电压强的下限。据此,研制的无磁静电型溅射离子泵,在未注入电子时,阴极小室内壁面,可清楚地看到,离子轰击面(即钛的溅射面)与钛膜沉积面,其状态与二极型 penning 泵相似;启动特性、对电源要求也与 penning 泵相似。硅油蒸汽对马鞍场约     

锆铝吸气剂泵质谱研究

在以金属锆铝吸气剂泵为主泵,钛溅射离子泵为前级的真空系统中,用LP-4001型四极质谱计分析了锆铝吸气剂泵在不同工作条件下的吸气特性及泵内的气体成份,并分析了锆铝吸气剂泵在激活过程中的气体释放特性。一、试验装置试验装置如图1所示。本试验装置使用的锆铝吸气剂泵对H_2的名义抽速为1500升/秒,吸气     

锆铝吸气泵在高温钼丝炉上的应用

近年来,用锆铝消气剂带制成的吸气泵问世了,78年冶金部有色金属研究院试制成功了φ3口径,对氮抽速750升/秒、对氢抽速4000升/秒的金属系统锆铝吸气泵。这种泵有没有实用价值?能否应用于稀有冶金方面的真空高温炉上?这是非常令人感兴趣的问题。为了解决这个问题冶金部有色研究院和上海真空泵厂共同研制了一台配用锆铝吸气泵的超高真空铂丝炉。 上海真空泵厂曾生产一种超高真空两用炉;技术指标是最高工作温度1200℃,有效加热区φ250 ×300mm,极限真空度为5×10-9托。它的真空系统是采用钛离子泵和升华泵为真空获得手段。炉子价格在9万元左右。…     

φ350非对称式三极型复合离子泵

为了满足我国电子工业和国防科学研究对抽速大、极限真空度高的无油超高真空获得设备的迫切需要,在华主席抓纲治国战略决策指引下,一九七七年我们以较短的时间试制了三极复合离子泵,泵的极限真空度达1× 10-12乇。 一、泵的结构 该泵由400升/秒非对称式三极型冷阴极溅射离子系和2000升/秒钛球升华泵复合而成。其外形图如图一所示。 泵体是园柱形,泵口通径为φ350mm。8个长方形盒子成辐射状,均匀地排列在泵体四周。泵体腰部有钛球升华器接头,供装钛球升华器。泵底是向外凸的园弧形。泵体材料采用 1Cr18Ni 9 Ti的不锈纲,用板料先抛光至9后,…     

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…     

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…     

溅射离子泵排氩性能的研究

本文报导了二元金属二极型,磁控管型(钛柱和钽柱)和三极型溅射离子泵对氩气的排除和放电强度试验,同时用俄歇电子能谱技术测量了被排氩在阳极筒内表面的分布。即使是二元金属二极型大部份被排氩也不埋藏在阳极内表面上。     

电解水析氢电极材料的研究新进展

电解水是实现工业化廉价制备氢气的重要手段,为减小阴极过电位,降低能耗,研究具有高电催化活性的阴极析氢材料具有重要的意义。影响析氢材料电催化活性的因素主要有能量因素和几何因素,围绕着这两个主要因素,综述了电解水析氢电极材料的最新研究进展,并对析氢电极材料的发展趋势进行了展望。     

钛-氢固溶体的特性

钛对氢有很高的亲和力,因此,钛作为储氢材料受到大家的关注.但是,氢可以弱化材料强度,导致氢脆.有资料报道锆金属的力学性能由于吸氢而受到影响,因此,吸氢对钛的力学性能的影响也是有可能的.     

大型钛薄膜吸附泵的抽速测试装置的实验

本文叙述了一种大型钛薄膜吸附泵的抽速测试方法,介绍了实验原理及测试装置。实验表明,此方法用于测试薄膜吸附泵的抽速是可行的,测得的数据是可靠的。