钛泵和溅射离子泵的工作原理

钛泵的工作原理

真空的本质是具有较低气体分子浓度的空间。因此，真空可以通过降低空间中气体分子的浓度而获得，而不需要实际的排气过程。钛泵是基于这一原理制造的。钛原子通过加热、电离等方法与空间气体分子发生一系列复杂的物理化学反应，使气体分子与钛原子一起沉积，从而达到降低空间气体分子浓度的目的。这是钛泵的基本工作原理。这与压缩泵的原理不同（即气体从一方压缩到另一方获得真空）。

溅射离子泵的原理

早在本世纪初，一些化学活性强的金属就蒸发在真空电子管中，与管道中未清洗的气体发生反应，从而降低了空间中气体分子的浓度。这种金属和具有相同功能的材料被称为吸气剂，这种方法被称为化学去除。实验证明，钛可以连续蒸发到冷却墙上，形成相当快的泵和简单的升华泵。

电离吸附也可用于捕获气体分子。正离子可以通过高速电子轰击气体分子获得。正离子在电场的作用下被驱逐到负电*。中和后，由于分子间的范德瓦尔斯力被金属吸附，不再离开电*。这降低了空间气体分子的浓度，达到了获得真空的目的。这种现象称为电清除，通过电清除达到除气目的的泵称为离子泵。离子泵对吸附的气体没有选择性。

离子泵和升华泵都可以获得很高的真空度，但很难单独使用它们来获得更高的真空度。这与它们的工作机制有很大关系。依靠物理吸附的离子泵捕捉气体分子的能力有限；升华泵虽然产生较大的化学键，但表面容易饱和，影响气体的进一步吸收。升华泵对惰性气体的吸附效果不好。因此，结合两种泵可以获得更好的吸气效果。

溅射离子泵的组成

溅射离子泵主要由阳*、阴*、永磁铁和泵体组成。

阳*是一种由多个不锈钢制成的蜂窝状结构。阴*是两块平行的钛合金板，将阳*夹在中间，保持一定距离，并通过高压绝缘陶瓷连接。阳*施加3~7kVDC高压，阴*接地。阴*板内部密封，泵体外吸附两块永磁铁。磁场方向垂直于*板，磁感应强度为1000~2000gs。

溅射离子泵的工作过程

溅射离子泵又称潘宁泵，顾名思义，是利用潘宁放电进行除气。溅射离子泵是目前较好的真空泵设备。

溅射离子泵的工作过程比较复杂，可简单概括如下：

首先，当电源启动时，阴阳*板之间会产生高压。由于水平间距很近，根据E=U/d，电场强度E值很大，尤其是在阳*筒壁的边缘。在强大的电场和平行磁场的作用下，电子通过螺旋线高速运动，大大提高了与气体分子碰撞的概率。电子在空间与气体分子碰撞中产生正离子和二次电子，产生的电子继续与气体分子碰撞，产生新的正离子和电子。这种放电称为潘宁放电，可以在很低的压力下进行。

气体分子电离后形成的正离子加速向阴*板移动。由于能量大，冲击阴*时会产生强烈的溅射，大量钛原子被轰击，沉积在阳*壁和阴*板上受离子轰击较弱的区域，形成新鲜的钛膜吸附活性气体，惰性气体埋在阴*溅射较弱的区域。