Испарительные насосы

Конструкция испарительного насоса в основном определяется типом испарителя. Испарители бывают прямонакальные, подогревные, электронно-лучевые и дуговые. В качестве прямонакального испарителя (рис. 5.21, а) используется биметаллическая проволока с молибденовым керном, на который иодидным способом осажден слой титана.

Подогревный испаритель (рис. 5.21, б) представляет собой сферическую оболочку из активного материала, внутри которой вставлен проволочный нагреватель. Для титана максимальная рабочая температура таких испарителей составляет 1150°С, что обеспечивает максимальную скорость испарения 1 мг/c.

Электронно-лучевой испаритель (рис.5.21,а) представляет собой электронную пушку с вольфрамовым катодом 1, помещенную в поперечное магнитное поле. Магнитное поле позволяет разместить пушку вне зоны нанесения активного материала. Между пушкой и мишенью прикладывается ускоряющее напряжение в несколько тысяч вольт. Максимальная скорость испарения из жидкой фазы может достигать 30 мг/c.

Рисунок 5.21 – Конструкции испарителей для насосов

В дуговых испарителях (рис. 5.21, б) активный материал распыляется в катодном пятне дуги постоянного тока. Катодное пятно хаотически перемещается по поверхности охлаждаемого водой катода из титана. Плотность тока в пятне достигает 108 KА/м2. Дуга горит в парах испаряемого материала, что позволяет поддерживать разряд даже в условиях сверхвысокого вакуума. Возбуждение дуги происходит, например, при коротком замыкании подвижного электрода. Питание дуги осуществляется от источника постоянного тока с U=30...50 В и I=100... 180 А. Максимальное давление запуска не превышает 10 Па. При больших давлениях анодное пятно становится неподвижным и может расплавить стенку насоса. Скорость испарения в дуговых испарителях может достигать 20 мг/с. В насосах испарительного типа, не имеющих устройств для ионной откачки, предельное давление составляет обычно 10^-7 Па. Охлаждение активной пленки до температуры жидкого азота снижает предельное давление до 10^-11 Па.

Верхний предел рабочих давлений, равный 10^-2 Па, лимитируется образованием во время работы испарителя оксидов, нитридов и карбидов на поверхности активного материала, что приводит к уменьшению скорости испарения. Максимальная быстрота действия насосов такого типа при откачке водорода достигает 2-10⁵ л/c. Применение испарительных насосов неэффективно при откачке продуктов органического происхождения и инертных газов.

Испарительный насос (рис. 5.22) состоит из корпуса 4, в котором размещается испаритель 5. Атомы активного металла, вылетающие из испарителя, конденсируются на экранах 2 и обеспечивают откачку химически активных газов. Экран 3 защищает откачиваемый объект, присоединяемый к насосу через фланец 1, от проникновения паров испаряемого материала. Экраны 2 для повышения быстроты откачки могут охлаждаться жидким азотом.

Рисунок 5.22 – Испарительный насос