Титановый сублимационный насос

Титановый сублимационный насос (TSP) — это тип вакуумного насоса, используемый для удаления остаточного газа в системах сверхвысокого вакуума , поддерживая вакуум.

Принцип работы

Его конструкция и принцип работы просты. Он состоит из титановой нити, через которую периодически пропускают большой ток (обычно около 40 А). Этот ток заставляет нить достигать температуры сублимации титана, и, следовательно, окружающие стенки камеры покрываются тонкой пленкой чистого титана. Поскольку чистый титан очень реактивен, компоненты остаточного газа в камере, которые сталкиваются со стенками камеры, вероятно, вступят в реакцию и образуют стабильный твердый продукт. При этом давление газа в камере снижается. ^[1]

Через некоторое время титановая пленка перестанет быть чистой и, следовательно, эффективность насоса снизится. Поэтому через определенное время титановую нить следует снова нагреть, и на стенку камеры заново нанести новую пленку титана. Поскольку время реакции титановой пленки зависит от ряда факторов (таких как состав остаточного газа, температура камеры и общее давление), период между последовательными сублимациями требует некоторого рассмотрения. Обычно оператор не знает всех этих факторов, поэтому период сублимации оценивается в зависимости от общего давления и наблюдения за эффективностью результата. Некоторые контроллеры TSP используют сигнал манометра для оценки соответствующего периода.

Поскольку нить TSP имеет ограниченный срок службы, TSP обычно имеют несколько нитей, что позволяет оператору переключаться на новую без необходимости открывать камеру. Замену использованных нитей можно объединить с другими работами по техническому обслуживанию. ^[1]

Эффективность TSP зависит от ряда факторов. Среди наиболее важных являются; площадь титановой пленки, температура стенок камеры и состав остаточного газа. Площадь обычно максимально увеличивается при рассмотрении вопроса о том, где установить TSP. Реакционная способность новой титановой пленки увеличивается при более низких температурах, поэтому желательно охлаждать соответствующую часть камеры, обычно используя жидкий азот. Однако из-за стоимости азота и необходимости обеспечения непрерывной подачи TSP обычно работают при комнатной температуре. Наконец, важен состав остаточного газа – обычно насос хорошо работает с более реакционноспособными компонентами (такими как CO и O ₂ ), но очень неэффективен при перекачивании инертных компонентов, таких как благородные газы. ^[1] и метан (СН ₄ ). ^[2] Поэтому TSP необходимо использовать совместно с другими насосами.

Другие насосы, которые используют точно такой же принцип работы, но используют в качестве источника что-то иное, чем титан, также относительно распространены. Это семейство насосов обычно называют геттерными насосами или геттерами и обычно состоят из металлов, которые вступают в реакцию с компонентами остаточного газа, которые не перекачиваются TSP. Выбрав несколько таких источников, можно охватить большинство компонентов остаточного газа, за исключением благородных газов.

Практические соображения

При монтаже TSP в камере необходимо учитывать ряд важных соображений. Во-первых, желательно, чтобы нить могла располагаться на большой площади. Однако необходимо позаботиться о том, чтобы титан не наносился на что-либо, что он может повредить. Например, электрические вводы, содержащие керамические изоляторы, выйдут из строя, если титан образует проводящую пленку, перекрывающую керамический изолятор. Образцы могут загрязниться титаном, если они находятся в прямой видимости насоса. Кроме того, титан является очень твердым материалом, поэтому титановая пленка, образующаяся внутри камеры, может образовывать хлопья, которые попадают на механические компоненты (обычно турбомолекулярные насосы и клапаны) и повреждают их.

Многие камеры, содержащие TSP, также имеют ионный насос . Часто ионный насос обеспечивает хорошее место для TSP, а некоторые производители рекомендуют использовать оба типа вместе. ^[3] Кроме того, было показано, что TSP эффективны против регургитационного эффекта ионных насосов. ^[4]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ВГ Сайентифик ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}. Проверено 8 апреля 2009 г.
^ Эдвардс, Д. (1 января 1980 г.). «Выделение метана из сублимационного насоса Ti» . Журнал вакуумной науки и технологий . 17 (1): 279–281. дои : 10.1116/1.570412 . ISSN 0022-5355 .
^ Varian Inc, «ионный сублимационный насос» . Проверено 8 апреля 2009 г. ^{[ мертвая ссылка ]}
^ Рыжая, Пенсильвания; Хобсон, JP; Корнельсен, Э.В. (1993). Физическая основа сверхвысокого вакуума . Нью-Йорк: АИП . ISBN 1-56396-122-9 .

[vacgen-1] Jump up to: ^а ^б ^с ВГ Сайентифик ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}. Проверено 8 апреля 2009 г.

[2] Эдвардс, Д. (1 января 1980 г.). «Выделение метана из сублимационного насоса Ti» . Журнал вакуумной науки и технологий . 17 (1): 279–281. дои : 10.1116/1.570412 . ISSN 0022-5355 .

[3] Varian Inc, «ионный сублимационный насос» . Проверено 8 апреля 2009 г. ^{[ мертвая ссылка ]}

[4] Рыжая, Пенсильвания; Хобсон, JP; Корнельсен, Э.В. (1993). Физическая основа сверхвысокого вакуума . Нью-Йорк: АИП . ISBN 1-56396-122-9 .

[1]

[2]

[3]

[4]