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正航儀器詳細介紹鈦升華泵

發布時間:2015-08-11 17:13????? 瀏覽次數:
正航儀器詳細介紹鈦升華泵
利用加熱的方法升華鈦并使其沉積在一個冷卻的表面上,對氣體進行薄膜吸附的抽氣裝置,稱為鈦升華泵。
1.鈦升華泵的工作原理
2.從圖3可見,鈦升華泵的結構大致可分為三部分:吸氣面、熱絲(或升華器)和控制器。鈦升華泵的工作過程是由控制器通電給升華器(或熱絲),使鈦加熱到足夠高的溫度(1100oC)直接升華。升華出來的鈦沉積在用水或液氮冷卻的表面上,形成新鮮的鈦膜層。鈦在升化和沉積的過程中,與活性氣體結合成穩定的化合物(固相的TiO或TiN),結果將空間的氣體分子抽除了。
鈦升華泵抽除的氣體分子吸附在鈦膜上,吸附機理是比較復雜的.通常認為是物理吸附和化學吸附綜合作用的結果,以化學吸附為主。
2.鈦升華泵的結構
鈦升華泵可有三種類型,一種是單體泵,用法蘭與被抽容器聯接;另一種是升華器放入被抽容器中,被抽容器壁即為吸氣面;第三種是與其它泵組合,作成組合泵。 無論哪種類型,都必須有吸氣面、升華器和控制器三部分。吸氣面主要是泵體或各種殼體,控制器屬于電控,升華器的種類較多,這里介紹幾種升華器的結構。
1)對升華器的要求:能提供所需要的鈦升華率;鈦升華率易于調節,可連續或間斷地供應吸氣劑;鈦升華器本身出氣少或易于去氣;要有足夠的工作壽命,即要有足夠的儲鈦量。
2) 電阻加熱式升華器:直接通電加熱鈦絲。常用兩種結構。(1)纏繞鈦絲式升華器:將鈦絲直接纏繞在鎢桿或鉭桿上,鎢桿或鉭桿通電加熱到足夠高的溫度,鈦就不 斷升華出來。(2)鈦鉬絲式升華器:這種升華器是將鈦(85%)與鉬(15%)冶煉成合金或將鈦直接鍍在鉬桿上,然后將鈦鉬絲直接通電加熱,使鈦不斷升 華。
3)熱傳導加熱式:它是由導熱性能良好的氧化鈹陶瓷為芯,內串以錸鎢絲制成的加熱器。陶瓷芯上先繞一層鉬箔,防止鈦與氧化鈹直接接觸起反應,避免鈦的加劇消耗。鈦帶纏繞在鉬箔上,它們之間用氧化鉿-甘油漿涂敷。
4)輻射加熱式升華器:這種升華器從結構上將加熱源和升華源分成兩部分。利用放在鈦球內的螺旋鎢絲,由電阻加熱作熱源,利用輻射加熱鈦球,使鈦不斷地升華。
3.鈦升華泵的特性
1)極限壓強:可達10-10Pa。
2)抽速:鈦升華泵的抽速較大,新鮮鈦膜在液氮溫度下,對氮的抽速可達10.1L/cm2·s,對氫的抽速可達19.9L/cm2·s。 鈦升華泵的抽速受很多因素影響,升華速率是決定其抽速的主要因素之一。若吸氣面足夠大,在一定壓強范圍內,升華速率高,則泵的抽速大。當然膜沉積速率與排 氣量要相稱,否則第一層鈦膜吸氣尚未飽和,第二層又覆蓋上去,即使升華率高,抽速也增大不了多少。為了維持恒定的抽速,減少鈦的消耗,需要對升華速率進行 調節。當真空度高時要把升華速率降低。吸氣面也是決定泵性能的重要因素之一。吸氣面越大,泵的抽速越大。但泵口流導限制了泵的抽速。對室溫下空氣,泵口最 大流導是11.7L/cm2·s。鈦升華泵的抽速
可用下式估算:
可用下式估算 
式中σ是吸氣面的最大粘著系數;A為吸氣面面積(cm2);K為瀉流系數(L/cm2·s),T為氣體絕對溫度,M為氣體摩爾質量;B為1個氣體分子需要和幾個鈦原子結合,B = 1~2;G是1Pa·L氣體的分子數(G = 7.2×1019·1/T);P為壓強(Pa);R是1杪種內供給吸氣面的鈦原子數(升華速率為1g/h時,為3.5×1018個/s)。 

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