4.9. Ионные насосы

Это явление вызвано, с одной стороны, эффективной ионизацией газа благодаря присутствию магнитного поля (увеличивающего путь ионизации электронов), а с другой, распылением металла катода под влиянием бомбардировки его ионами.

Для откачки химически неактивных газов, особенно инертных, их частицам сообщают большие скорости; такие частицы при столкновении с поверхностью металла внедряются в него, а затем «замуровываются» слоями напыленного или осажденного из паров металла. Ускорение частиц газа осуществляется с помощью электрического поля после предварительной их ионизации. Ионы же химически активных газов вступают в реакцию с металлом катода.

Ионные насосы подразделяют на насосы с горячим катодом (термокатодные) и насосы с холодным катодом (электроразрядные).

4.9.1. Ионные насосы с горячим катодом

Простейшим ионным насосом с горячим катодом является триодный вакуумный манометр (фиг. 5.36), в котором ионизация происходит под влиянием бомбардировки молекул газа электронами, движущимися между катодом и анодом. Образовавшиеся ионы сорбируются на коллекторе и стенках баллона, чему благоприятствует слой напыленного на стенки катодного или анодного металла.

Триодный вакуумный манометр применялся в прошлом (а иногда применяется и в настоящее время) для получения очень высокого вакуума в небольших объемах (Альперт). Оказывается, однако, что эффективность действия насоса по отношению к активным газам определяется испарением металла. Поэтому ионный насос с горячим катодом не имеет самостоятельного практического значения; его следует рассматривать скорее как ионно-сублимационный насос, в котором обеспечивается ионизация, необходимая для откачки химически неактивных газов 1).

1) Насос этого типа при рабочем давлении порядка 10-4 Тор быстро насыщается вследствие изменения знака заряда стенки по мере поглощения ею газа Поэтому такой насос целесообразно использовать при давлении ~10-7 Тор и ниже. — Прим ред.