4.9.1.3. Электростатический ионно-сублимационный насос

Насос состоит из коллектора в виде трубы С, стержневого титанового анода с положительным потенциалом порядка нескольких тысяч вольт и вольфрамового катода К с потенциалом, близким к потенциалу цилиндрического коллектора. Вольфрамовый катод установлен и заэкранирован таким образом и имеет такой потенциал, что испускаемые им электроны попадают на титановый анод не кратчайшим путем, а по спиральным траекториям между стержнем анода и цилиндром, вследствие чего путь ионизации значительно удлиняется. Ионизированные частицы с большими скоростями ударяют в слой напыленного титана на цилиндре С, где они химически связываются, или же внедряются в глубь материала и покрываются вновь напыляемыми слоями титана.

Электроны же после прохождения длинного пути, увеличивающего вероятность столкновений с молекулами, бомбардируют титановый анод и нагревают и распыляют титан. Скорость откачки азота насосом с диаметром входа ~ 100 мм и высотой

~500 мм при давлении 10-7 Тор составляет ~400 л•с-1. Насос работает начиная от давления ~ 10-3 Тор. Анодный ток насоса не превышает 40 мА (при напряжении 5 кВ), расход охлаждающей воды составляет — 0,5 л•мин-1.

Схема и конструкция современного электростатического ионно-сублимационного насоса представлена на фиг. 4.128. Этот насос состоит из четырех элементов, между которыми находится подогреваемый титановый сублиматор. Весь этот комплект помещен в охлаждаемом водой корпусе, стенки которого покрыты изнутри осажденным из пара титаном и представляют собой сорбирующую поверхность.

Комплект четырех сублимационных элементов со стороны входа насоса защищен отражателем с тремя поверхностями, экранирующим пространство высокого вакуума от теплового излучения (~1 кВт), а также предохраняющим от напыления титана.

Сублимационные элементы состоят из цилиндрических сеток 5, стержневых анодов А и катодов К (один резервный). Корпус насоса, являющийся коллектором С, заземлен и имеет отрицательный потенциал --370 В относительно сеток; аноды имеют положительный потенциал +4000 В относительно сеток (т. е. +4370 В относительно земли); катоды соединены с сетками. Электроны выходят с катода к аноду со скоростями, близкими к нулю Катоды (небольшой длины) помещены на точно рассчитанном расстоянии от анодов. Сублиматор из бериллиевой керамики ВеО имеет форму цилиндрического стержня, содержащего 6 подогревателей, помещенных в соответствующих полостях, керамический стержень покрыт молибденовой фольгой, на которую нанесен слой титана. Мощность подогревателя составляет 750 Вт (15 А 50 В). Испарение титана происходит непрерывно независимо от ионизационного разряда, поэтому в приборе не наблюдается явления так называемой аргонной нестабильности (см разд 4 9 2.1). При диаметре входа в насос 150 мм скорость откачки N2 составляет ~1700 л•с-1, Аr —около 25 л•с-1

Одним из достоинств электростатических ионно-сублимационных насосов является малое сопротивление потоку газа от входа к сорбирующим поверхностям в противоположность магнитным электроразрядным насосам, где ввиду необходимости создания узких щелей в магнитном поле —поток газа, проходящего через эти щели, испытывает большое сопротивление течению. На фиг. 4.128,6 представлен такой насос Варшавского института промышленной электроники.