极高真空测量和超高真空标准评论

一、绪论 空间探索、宇宙模拟、聚变反应、表面物理、材料研究和低温技术等尖端科学和工业的发展,给予真空技术以巨大的推动力量。六十年代标志着真空技术进展到一个崭新的阶段-极高真空(10-11-10-15乇)领域。 六十年代以来的十多年间,超高真空技术得到了更广泛的应用,极高真空获得有了迅猛的发展。1962年在双层壁深冷抽气系统中获得了推测为8×10-15乇的极高真空 (1,2)。随后,诸如采用深冷冷凝泵(3,4)绝对冷凝泵(5)、深冷分子筛吸附录 (6)、深冷霜吸附录(7)、吸气离子泵(8)、冷冻升华泵(9)等先进抽气手段的系统,都获得了≤10-12乇的水平。 …     

TB—7型钛蒸发离子泵的试制与生产

一、前言 我厂广大工人与干部遵照伟大领袖毛主席关于“中国人民有志气,有能力,一定要在不远的将来,赶上和超过世界先进水平”的教导,高举“鞍钢宪法”伟大红旗,在中国科学院科仪厂的帮助下,在六六年试制成功了具有先进水平的钛蒸发离子泵。最近几年已经小批生产,满足了国防工业及科学研究单位的需要,为中国革命和世界革命做出了一定的贡献。 二、特点与工作原理 这种泵极限真空度高,用水冷可获得 3.5 × 10-10乇(B—A规测量),用液态氮可获得10-11乇。这种泵的特点是启动决、无噪音,在超高真空范围内抽速大,可获得清洁的真空(因它工作时,无…     

玻璃扩散泵的新发展(四)

本文介绍一种新型的玻璃汞扩散泵的结构和特性。新汞泵的极限真空用Redhead磁 控规(DE1-3)测得 1×10-13乇, 二只汞泵的抽速分别是120升/秒和 240升/秒,最大 前级耐压为1乇。 一、概述 玻璃汞扩散泵由于具有工作液的热稳定性好,汞蒸汽容易被液氮冷俄捕集的优点,因而能获得比玻璃油扩散泵更高的真空度,适用于建立简单的极高真空玻璃系统。玻璃汞扩散泵还用于麦克劳校准系统,气体分析系统和充汞离子管的排气等方面。但是,由于汞蒸汽有毒和使用时需要液氮冷讲,因而在使用上受到限制,很大程度上已被油扩散泵代替。但在上述特殊要求的真空系统…     

弹道电离规的低压限

常常推测弹道规是一种测量低于10-10乇压强的仪器,因为它的理论低压限约为5×10-13乇。为了检验这种假设,在压强低于10-10乇时,一些最佳设计参数的弹道规已被研究。还指出,低于 2 × 10-11乇的弹道规的低压限是难于达到的。这个事实可由在很低压强了建立的空间电荷来解释,此处电子一离子碰撞的电子平均自由程大约为103厘米数量级。由于这种空间电荷表现为在阴极附近的位垒,使射入稳定轨道的电子数目猛烈地减少。因此,电子的主要部分,只在几次旋转之后便落入阳极,于是产生一个高于理论上所予期的X-射线限制。 1引言 弹道电离规由一个圆筒形…     

轴向式热磁控电离真空规

本文提出一种在轴向发射式电离机构基础上发展成的热磁控电离真空规。根据实验结果,它较Lafferty热磁控规软X射线光电流与阳极电流之比(?)二个数量级(I_x/I_a=2×10~(-9))。其金属电极面积远较Lafferty规为小,除气容易。当压强低于1.33×10~(-6)帕和发射电流为1×10~(-6)安和1×10~(-7)安时,其灵敏度分别为7.5×10~(-4)和3.6×10~(-4)安/帕,相应的光电流本底为5.33×10~(13)帕和1.06×10~(-13)帕。它在无磁场时线性测量上限为1.33×10~(-2)帕。     

低压(低于10~(-3)帕)高效率离子枪

本文讨论了工作压强为≤1.0×10～-3帕而特殊设计的超高真空离子枪。这种离子枪可在电压为100伏-10千伏,电流为1×10～-7安下对离子束进行质量分析。当压强≤1×10～-5帕, 0.2安/乇的氩离子可在距源45厘米的靶上聚焦成0.4厘米的离子束斑。该枪工作的本底压强 为4.0×10～-9帕,而无须分级抽气。当发射电子流为30毫安,离子源近外的氢和一氧化碳的分压强分别为～1×10～-9帕,全压强为11×10～-9帕(氮当量)时,离子源可持续工作。若未 能为1仟电子伏,离子源传输(FWHM)为0.6电子伏,离子源处的发散半角为0.4°。 引言 在超高真空中用离子束轰击表…     

一台起动快维持久的小型无油玻璃超高真空系统

本实验装置的特点是起动快,维持久,不加冷剂,抽气两三个小时即可达到1.8×16~(-6)帕的真空度。最近的实验结果,起始压力为1.33×10~(-4)帕,经十几分钟可达7.98×10~(-7)帕,在各种泵停止工作后,采用高真空阀逐级封闭,系统真空度维持在6.12×10~(-4)帕以上达5个月之久。     

L─100型三极溅射离子泵及JWZ─100型静电支承仪表无油超高真空排气台研究试验总结

我所为某单位研制的JWZ—100型静电支承仪表无油超高真空排气台,是以为完成一机部72181超高真空技术研究中10-12乇溅射离子泵为主泵的全无油真空机组,经过9月4日、11日、12日三次试验鉴定,于一九七六年九月二十一日经过所级鉴定委员会讨论结论认定;该机组全部达到或超过了72181溅射离子泵及排气台的技术指标。这些指标是: L—100型溅射离子泵 72181课题规定指标为10-12乇经过鉴定达到指标为2.2 × 10-12乇(用 SG-4型冷磁控极高真空计测)。 L—100型冷阴极溅射离子泵抽速达到160升/秒。 JWZ—100型静电支承仪表无油超高真空排气台系统真…     

油增压泵一种简略计算方法的介绍

一、概述 油增压泵是用来获得10-2～10-3乇压力的主要真空泵之一,它也可以做为油扩散泵的前级真空泵。这种泵的极限真空约为10-4乇。在10-2～10-3乇内有较高的抽气速率(泵口单位面积抽速为2.5～3.5升/秒·厘米2),当泵口压力再增加时,虽抽气速率有所下降,但抽气量却有一定的增加。因为油增压泵在10-1～10-3乇内工作,所以相同口径的油增压泵的抽气量是油扩散泵的几十倍。它的最大反压力一般为1～6乇。油增压泵的另外一些特点是当前级管路压力不超过泵的最大反压力时,有不变的抽气特性和对氢气有较空气为高的抽速以及结构简单,易于制造和操作简…     

用油封机械泵获得10~(-5)帕压强

1.引言通常认为,加常规吸附阱的双级油封机械泵,在理想条件下能获得低于10~(-3)帕的极限压强。这类泵常用作扩散泵、涡轮分子泵和离子泵的前级抽气和粗抽。这里所说的极限压强是指在吸附阱前方测得的总压强。     

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。     

玻璃扩散泵的新发展(二)

本文叙述一种新型的超高真空玻璃油扩散增压泵的设计思想及其特性的研究结果,泵的内径是 7 cm,在 1× 10-9乇至 5 × 10-3乇压强范围内保持抽速曲线平坦,加双层水冷帽后的平均抽速为150升/秒,泵的极限真空是 5 × 10-10乇,在 1× 10-3乇的最大前级耐压为1.2乇。新泵的特点是结构简单,极限真空高,工作范围很宽,返油率低。 引言 油扩散泵和油增压泵都是利用定向高速运动的油蒸气来排除气体,由于它们的结构不同和使用不同的工作液,因而其工作特性也就不同。油扩散泵的前级耐压较低,一般在0.3—0.76之间,但能在10-‘王以下相当宽的压强范围内保…     

具有冷冻升华阱的金属超高真空系统

在以金属油扩散泵为主泵的抽气系统中,附加一冷冻钛升华阱,消除了一般扩散泵抽气系统中普遍存在的压强脉动现象,获得了1× 10-11乇的极限真空。这是目前用来获得同等真空水平的简单、经济、适用的好方法。而且实质上是一台用有油的手段达到“无油”目的相当清洁的系统。 一、引言 油扩散泵抽气系统几十年来都是用以获得高真空和超高真空的重要抽气手段。但是近年来由于表面物理,空间模拟,电子器件等科研和生产对更清洁的真空环境的要求,完全采用无油抽气手段获得清洁真空环境的所谓“无油”系统迅速地发展起来。因此流行着一种看法:认为采用…     

利用离子交换改性法提高分子筛在低压下的吸附量和吸附速率

自从沸石分子筛问世以来,由于其独特的结构,在气体和液体的分离、净化、干燥、环保等方面取得了广泛的应用。特别是由于分子筛的微孔中存在着强大的吸附力场,使其在真空情况下,对气体仍具有较大的吸附量,已在低温吸附泵中得到广泛的应用。近年来在各种电真空器件的应用中,亦取得明显的效果,日益受到重视。六十年代中期,已有学者对分子筛在低压下对空气及其主要成份如N_2,O_2、Ar等非极性分子的吸附性能进行了研究。首先测定了在1×10~(-2)～5000帕压强下,在液氮温度时,A、X型分子筛对N_2、Ar等的吸附等温线。结果表明5A、13X分子筛有明显的吸附能力,并且对N_2的吸附能力显著大于Ar。等测定了在1×10~(-3)～10帕的压强下,液氮温度时,A、X型分子筛对空气的吸附等温线也有类似的结果。本文提供了能在1.0×10(-2)～1.0×10~(-5)帕高真空范围内测量分子筛的吸附量和吸附速率的实验方法。这就是真空定容法和高真空定压法,分别测定吸附量和吸附速率。这两个方法比较合理地解决了国产分子筛的吸气速率的测试。本文比较了5A,13X,M型和ZSM—5型四种分子筛在不同平衡压强下对氮气的吸附量,发现5A,13X在1.33×10~(-3)～1.33×10~(-2)帕范围内吸附量较大,但在1.33×10~(-4)～1.33×10~(-3)帕范围内不理想,不能将它用在真空器件中。而把这几种分子筛用离子交换法进行改性后,M型分子筛交换Ca~( )离子后,在1.33×10~(-4)～1.33×10~(-2)帕范围内吸附量明显上升,在1.33×10~(-3)～1.33×10~(-2)帕范围内吸附量也和13X差不多。而且测量出交换了Ca~( )离子的M型分子筛在较高真空度时对空气吸附速率大于13X。离子交换法是分子筛改性的好方法,它能提高分子筛的吸附量和吸附速率。M型分子筛是一种较新型的分子筛,进行改性后在高真空状况下吸附量和吸速率又较大,因此它是一种理想的吸气剂。我们将这种M型分子筛加入适当的粘结剂在国内红外探测器的真空元件中得到了应用,使该器件真空度提高2—3个数量级,寿命也明显增加。本文也比较了加入适量的粘结剂分子筛的吸附量和吸附速率的影响,与其他吸气剂一样,吸气量和吸气速率略有降低。     

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     

用涡轮分子泵系统获得超高真空

用装有阶梯式(conflat)密封法兰的涡轮分子泵,设计了一个超高真空系统。这个系统,经200℃、20小时烘烤后,极限真空度是1.4×10-9乇。紧接着烘烤操作之后,若使钛升华泵工作,则系统的压强可降到4.5 ×10-10乇。同时也进行了系统内的剩余气体分析。本文还讨论了获得更低压强的方法。 一、前言 涡轮分子泵最近多用于等离子核聚变试验装置的抽气系统。涡轮分子泵的特征是可以直接与油旋转泵配合,从大气开始对系统进行动态抽气,很容易获得10-8乇左右的真空。此外还有不需过于考虑防止油蒸气从反压侧向高真空侧逆流的优点。但是为要获得洁净真空,就…     

新型同轴电极结构碳纳米管场发射电离计

本文以碳纳米管(CNT)作为阴极电子源设计一种新型的冷阴极电离真空计结构,结构包括场发射电子源、阳极和离子收集极,阳极和离子收集极为同轴圆环结构。利用热化学气相沉积法在金属基底上直接生长碳纳米管,分别制备了4mm×5mm矩形和直径0.1mm圆形两种阴极发射面。碳纳米管阴极具有优异的场发射性能,开启电场1.70 V/μm。在氮气环境下,分别对不同阴极真空电离计结构的真空测量性能进行了研究,真空计在10-7到10-3Pa区间归一化电流(Ii/Ia)与压强表现出良好的线性关系,矩形和圆形发射面阴极对应的真空计其测量灵敏度分别是3.1×10-2Pa-1和1.3×10-2Pa-1。     

鞍形场小型离子枪的研究

基于鞍形静电场中带电粒子振荡器的原理,通过计算机辅助设计,制成了新型小离子枪(外径小于15mm,总长小于35mm)。在发射电流Ie=5mA时,离子源的灵敏度S=3.6×10~(-4)安·帕~(-1),测量了离子束的能量分散及束斑。     

三级差分抽气分子束质谱装置的设计和研究

研制了具有三级涡轮分子泵差分抽气系统的分子束质谱装置 ,该装置在 1330 0Pa典型气体采样压力下 ,三级差分抽气区的压力分别达到 5× 10 - 1,3× 10 - 3,1 2× 10 - 4Pa。利用该装置 ,已成功地实现了对活性离子物种N 和N 2 的“原位”检测