溅射离子泵

1、开头语 利用潘宁放电的溅射离子泵,在日本大约十年前作为商品登上市场。作为超高真空泵来说,当时曾在日本的真空学术界得到了很高的评价,但是,也遭到了许多严厉的批评。这是因为当时的溅射离子泵与原来的油扩散泵相比较抽气速率小,抽气量小,起动费时间,价格也昂贵。因此,这种泵只限使用于研究装置方面。可是,以后由于世界先进的真空机器制造者不屈不挠地研究,并在开拓用途方面做了努力以及为了适应电子学的飞速发展,以离子泵为中心的超高真空装置,就不只是单纯地面向研究室了,而已经能够实用于半导体和电子管为主的电子工业的生产方面。…     

溅射离子泵

1.前言 可称为溅射离子泵(以下简称离子泵)的前驱Gurewitsch和 Westendorp(1)在 “给编　　辑一封信中”命名的。Ionic Pump”是在1954年发表的,距离现在已经23年了。也许因 为当时使用了单个的环形阳极,只能获得5 × 10-7乇(6.7 × 10-5帕)。从潘宁规的工作范围 来看,当时认为这种泵的极限压力就是这个程度,所以并没有引起人们的注意。但是四年以 后,Hall(2),Jepsen(3)等人研制的“Electronic 　Ultrahigh　Vacuum　Pump” 采用了复数圆筒阳极和强磁场,在结构上能进行充分的烘烤,而获得了10-10乇(10-8帕)。 于是开阔了通向实用超高真空…     

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     

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…     

溅射离子泵开关电源的设计

针对溅射离子泵高压电源应具有的负阻特性,本文详细介绍了负阻性DC/DC开关电源控制电路的组成和工作原理.在此基础上,成功研制了一台输出电压根据真空系统气体压力连续自动调节,可短路工作的高压DC/DC开关电源.该电源具有外特性响应好、结构简单和可靠性高等特点.     

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。     

微型溅射离子泵性能测试

本文介绍了小抽速微型溅射离子泵的性能测试系统和参考机械行业标准确定的测试方法,探讨了测量结果误差来源.实验测试了微型溅射离子泵的各项性能指标,为进一步研制提供了依据.     

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。     

溅射离子泵的抽速计算

至今,溅射离子泵的抽速用半经验公式S=K(I/P)表示,其常数K由实验确定。本文沿用Schuurman的磁约束气体放电理论,结合Sigmund援引Lindhard的原子碰撞公式所建立的溅射理论,并根据Langmuir的吸附理论,尝试从理论上求得二极型离子泵室温下对氮气抽速公式中常数X的表达式为;K=4.9×10~(-3)cfU_a~(1/4)(g 2-(g~2 4g)~(1/g~(2 4g)))。其中,常数c与泵的结构有关;函数f取决于压强;U_a为阳极电压;g=2.45×10~(-3)cfU_a~(1/4)I/PA。而A为阳极内表面面积。此关系式与实验结果比较相符。     

极高真空溅射离子泵的研制

研制出了获得极高真空的溅射离子泵，该溅射离子泵４小时烘共烤后温度降至１００℃，装磁钢，妄动离子泵进行敢，３４小时后压力达５．８×１０＾－１０Ｐａ。从抽速实验结果来看，该泵在１０＾１０Ｐａ时仍有１００Ｌ／ｓ的抽速。说明此泵在较 压力下仍有较强的潘宁放电。     

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。     

上海光源溅射离子泵性能测试

本文详细介绍了上海光源常用溅射离子泵性能测试的方法和原理,并对极限真空度,有效抽速,洁净度进行了测试.结果表明,溅射离子泵的极限真空度测量值都满足≤5.0×10-8Pa的指标要求.SIP200和SIP400的氮气再生抽速最大值均超过了各自的名义抽速,对惰性气体(氩气)的饱和抽速最大值也超过了名义抽速的60％.通过四极质...     

二极式冷阴极溅射离子泵

冷阴极溅射离子泵是获得超高真空的重要工具之一。随着电子器件对超高真空环境洁净程度的要求愈来愈高,这种没有工作液蒸汽污染的冷阴极溅射离子泵用于真空排气比油扩散泵具有突出的优点。我们在试制行波管排气台时,研制了400升/秒离子系,现将研制情况简介如下。 (一)冷阴极溅射离子泵的工作原理 在了解冷阴极溅射离子泵前,先谈一谈有关气体离子电离以及离子泵的必要概念。我们知道,分子由原子组成,原子又由带正电的原子核和带负电的绕核运动的电子组成。在正常情况下,正负电荷平衡抵消呈中性状态。这些绕核运动的电子,处在距原子核距离不同…     

使用低磁场的分布溅射离子泵

1、引言 在电子储存环中,一般地为了解决受通导限制长真空室的抽气,在弯转磁铁磁场中装置线性的离子泵～〔1〕。这些泵构成真空室的一部份,并且伸展到所有容易受同步辐射光解吸作用的真空室部份。LEP真空系统已经计划采用整套的离子泵～〔2〕。然而,特殊问题是这些泵必须运用在典型值为0.02泰斯拉(1泰斯拉=10～4高斯—译注)的特别低的注入磁场中。 我们首先研究了给定尺寸的一个泵单元,维持点燃放电的最低磁场与压强及阳极电压的关系。泵性能的测量以放电强度 I/P即泵电流与压强之比。其次,采用一个校准测试罩,测量了各种泵型的抽速与压强…     

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。     

微型复合溅射离子泵的设计研究

本文介绍了一种非蒸散型吸气剂（NEG）与微型溅射离子泵（SIP）集成构成的微型复合溅射离子泵。测试结果表明，当吸气剂激活后，复合泵的抽速达到0．45L／8，比未加吸气剂的同型溅射离子泵抽速提高了28％。该复合泵使真空器件的真空维持效果良好，可广泛应用于中小型的密闭真空器件中。     

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。     

基于蒙特卡洛法溅射离子泵泵腔结构研究

采用蒙特卡洛方法对溅射离子泵腔抽气通道内的气体流动规律进行数值模拟。建立了不同溅射离子泵结构的几何模型, 计算了气体分子在不同泵腔结构中进出比例, 分析了腔结构对反流量的影响, 得到了抽气组件在不同泵腔结构中的抽气效率, 探讨各种类型腔结构的抽气特点;最后计算了舱体高度对抽气性能的影响。结果表明:在相同条件下, I型泵腔结构抽气性能最好, T型泵腔结构次之, 双侧型泵腔结构抽气性能最差。     

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。