4.9.2. Ионные насосы с холодным катодом

Проходящий через насос электрический ток образован главным образом электронами (которые обладают значительно большей подвижностью, чем ионы) и приблизительно пропорционален давлению газа 1).

При возникновении тлеющего разряда катод подвергается распылению, а распыленный металл, оседая на стенках насоса,, электродах и т. п., действует как чистая сорбирующая поверхность (фиг. 4.129). Распыление металла в присутствии электрического поля (т. е. в условиях ионизации) обеспечивает хорошее откачивание газов, главным образом активных и в определенной степени неактивных, причем неактивные газы удаляются в результате их внедрения в поверхность и замуровывания напыляемым металлом.

Количество распыляемого металла приблизительно пропорционально току (и, следовательно, давлению газа); это означает, что распыление металла саморегулируется в зависимости от состояния вакуума. Величина разрядного тока является в некоторой степени мерой давления в откачиваемой системе.

Эффект откачивания значительно улучшается, если разряд происходит в магнитном поле (магнитные электроразрядные насосы). Это происходит потому, что значительно удлиняется путь электронов от катода к аноду и увеличивается вследствие этого количество столкновений электронов с молекулами, а следовательно, и число ионов, образованных одним электроном. Ввиду этого в насосах с тлеющим разрядом применяется магнитное поле соответствующей величины (несколько сотых теслы) и направления (перпендикулярно плоскости электродов).

Различают два вида тлеющего разряда. При низком давлении (р < 10-4 Тор) разряд является типично тлеющим в виде столба, а распыление катода при таком разряде происходит в небольшой области типа кратера. В области более высоких давлений (р > 10-3 Тор) разряд переходит в дуговой и заполняет всю вакуумную систему, причем металл распыляется с большой поверхности катода.

Для давлений в области 10-4 < р < 10-3 Тор мощность, выделяемая в насосе, возрастает и электроды сильно нагреваются, в результате чего интенсивно выделяются газы, адсорбированные на электродах. Зависимости тока I, напряжения U и мощности тока Р от давления р представлены на фиг. 4.130.

Обычно магнитные электроразрядные насосы работают в области давлений ниже 10-4 Тор.

1)Более подробный анализ подвижности электронов и ионов, а также описание механизмов разряда и откачного действия ионных насосов• приведены, В приложении, — Прим. ред,