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溅射离子泵的工作原理 溅射离子泵的原理
早在本世纪初, 就有人在抽真空的电子管中蒸发一些化学活动性强的金属, 使其与管内未能抽净的气体发生反应, 从而降低空间的气体分子浓度。这种金属以及起着相同作用的材料就叫做吸气剂, 这种方法叫做化学清除。实验证明, 用钛持续蒸发到一个冷却的壁上, 可以形成具有相当抽气速率的泵, 形成简单的升华泵。
俘获气体分子还可以使用电离吸附的方法。利用高速电子轰击气体分子可以得到正离子, 正离子在电场作用下被驱逐到负电极上, 中和后由于分子间的范德瓦尔斯力被金属吸附而不再离开电极。这样降低了空间气体分子浓度, 达到了获得真空的目的。这种现象称为电清除, 利用电清除达到除气目的的泵称为离子泵。离子泵对吸附的气体没有选择性。
离子泵和升华泵都能获得很高的真空度, 但是单独使用它们来获得更高的真空就有很大的困难。这与它们的工作机理有很大的关系。依靠物理吸附的离子泵俘获气体分子的能力有限; 升华泵产生的化学键能虽然大, 但很容易在其表面形成饱和, 影响其进一步吸收气体, 而且升华泵对惰性气体吸附效果不好。因此将两种泵合二为一, 就能得到吸气效果更好的溅射离子泵。
溅射离子泵的组成
溅射离子泵主要由阳极、阴极、永磁铁和泵体四大部分组成。
阳极是由多个不锈钢圆筒排列组成的蜂窝状结构, 阴极是两块平行的钛合金板, 将阳极夹在中间, 三者相互间保持一定距离并通过高压绝缘陶瓷连接。阳极施加3~7 kV直流高压, 阴极接地。阴阳极板被泵体密封在内部, 在泵体外部吸附相对放置的两块永磁铁, 磁场方向与极板垂直, 磁感应强度1000~2000 Gs。
溅射离子泵的工作过程
溅射离子泵又称潘宁泵, 顾名思义, 它是利用潘宁放电进行除气的。溅射离子泵是目前比较好的抽真空设备。
溅射离子泵的工作过程比较复杂, 可简单的概括如下:
首先, 电源启动, 在阴阳极板间产生高压。由于级间距离很近, 根据E=U/d 可知, 电场强度E数值非常大, 尤其在阳极筒壁边缘处。在强大的电场和与之平行的磁场作用下, 电子以螺旋线方式高速运动, 由于电子运动行程的增加, 大大提高了与气体分子碰撞的几率。电子在空间与气体分子碰撞产生正离子和二次电子, 产生的电子继续与气体分子碰撞产生新的正离子和电子。此种放电称为潘宁放电, 潘宁放电能在很低的压强下进行。
气体分子被电离后形成的正离子加速向阴极板运动, 由于能量很大, 冲击阴极时产生强烈的溅射, 大量的钛原子被轰击出来, 沉积在阳极筒壁上和阴极板上遭受离子轰击较弱的区域, 形成新鲜的钛膜吸附活性气体, 而惰性气体在阴极溅射不强烈的区域被掩埋。
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发表于 2017-1-9 06:27:57
发表于 2017-3-7 16:39:36
