Iontové vývěvy Iontové vývěvy se studenou katodou Diodové výbojové vývěvy Princip PenningUv manometr - paralelní řazení, rostova anoda, katody z Ti, Ta Životnost katody ~ 50000 hodin - 5.7 let nepretrZiteho provozu • napetí 2-10 kV • magneticke pole 0.01 - 0.2 T F6450 1 / 30 F6450 2/30 Čerpací rychlost jedné Penningovské cely empirické vzorce - Hartwing a Kouptsidis: nízké mag. pole LMF mod,B < Btr: Slmf = 1-56 • 10-5P0.2lr2B2 [1s-1] vysoké mag. pole HMF mód, B > Btr: Shmf = 9 • 10-4P0-1iU[1 - 1-5 104] [,s-1] kde B*r = 7-63rpo:ô5 [Gauss] r,l - [cm], P - [torr] F6450 6 / 30 Čerpací mechanizmus • chem. aktivní plyny (C>2,N2,...) - chemicky reagují s Ti - nitridy, oxidy • ionty lehkých plynu (He, H2,...) po dopadu na povrch katody difundují do objemu • težší ionty (Ar, Xe,...) jsou na povrchu katody prekrývany novou vrstvou Ti • složitejsí molekuly (CH4,...) se rožklýdají ve výboji na jednodušší fragmenty a atomy • maximum cerpací rychlosti je ~ 10-4 Pa, klesa asi na polovinu pri tlaku ~ 10-8 Pa F6450 7 / 30 Argonová nestabilita Triodové výbojové vývevy 9 F6450 11 / 30 n 9 ~ - S -O o, O () F6450 12 / 30 □ S" - F6450 13 / 30 Výveva vaha 65 kg, výska 3GG mm, sírka 3GG mm vakuová - zvedák Obr 4 135. Čerpací systém s iontovou vývevou (GEC-AE1, Velká Britanie) / - komora vývěv obsahující sublimační kryovývěvu a iontovou vývevu; 2 komora (recipient); 3 - agregát tří zeolitových vývěv: 4 - tepelná stíněni;: recipientu; 6 - okénko; 7 - ventil; 8 - příruby pro připojení vakuometrů, sublimačních elementů atd.; 9 - tepelný vakuometr; 10 - ventil; 11 - zavzdušňovací ventil; 12 - vakuový rozvod; 13 - skříň se měřícími a ovládacími přístroji () F6450 15 / 30 Obr. 4.136. Čerpací charakteristiky vysokovakuového čerpacího systému skládajícího se ze zeolitových vývěv, vývěvy sublimační a iontové (podle Craiga, 1968) / — zapojení tří zeolitových vývěv; II — zapojení ohřevu iontové vývěvy a vakuové komory; /// - zapojení ohřevu iontové vývěvy; IV - iontové a sublimační vývěvy; V - zapojení ohřevu komory; VI - zavedení kapalného dusíku do sublimační vývěvy = 1 •O^O F6450 16 / 30 () • procesy chemisorpce, difúze do objemu, ionizace a následná implantace iontu, trapping Částic • dobre cerpú H2, H20, N2, CO, CO2,02 • cerpa i inertnú plyny napr. Ne, Ar,... • cisty povrch kovu, rozprašovaní Ti katody, doutnavú vyboj v magnetickem poli , pracuje od ~ 10-4Pa • získavaní vysokeho a extremne vysokeho vakua • ruzne konstrukcní provedení (diodove, diferenciúlní - katody z Ti a Ta, triodove) • nevýhoda: dopadem elektronu a iontu na elektrody dochazí k zahrívaní - desorpce plynu □ &i - F6450 17 / 30 Gětrově vývěvy • vyparovane getry - elektronky, obrazovky,... • nevyparovane getry - elektronky, urychlovače, Cištení plynu.... Cerpýní malých uzavrených prostor, potrubí, čistení plynu, temer libovolný geometrický tvar getru, prenosna vakuova zarízení,... pro systemy, ktere se nezavzdušňují vubec, nebo jen ojedinele □ &> - F6450 18 / 30 Vypařované getry Vlastnosti vypařovaných getrů • nízkoů tenzi par (< 10"2 Pa) při teplote ~ 400 °C • dostateCne velkoů tenzi par (> 102 Pa) při teplote ohřevů ~ 600 - 1000 °C • zanedbatelne nízkoů tenzi par (< 10"5 Pa) při pokojove teplote • velkoů schopnost pohlcovat plyny zejmena kyslík • chemická stabilita • neůvolňovat slozky, ktere by snizovaly emisivitů katody □ &> - F6450 19 / 30 Používane vyparovane getry: • hliník - reaguje jen s kyslíkem • horcík - dobre cerpa kyslík, snadneji se vyparuje • titan • baryum - nejpoužívanejsí • BaTh • Ba+Sr+C+Ta • BaAl4 () F6450 20 / 30 2 Ba + O2 — 2 BaO (92 mbar.l.g-1) S Ba + 2 CO — 2 BaO + BaC2 (IGT mbar.l.g-1) 5 Ba + 2 CO2 — 4 BaO + BaC2 (6T mbar.l.g-1) S Ba + N2 — Ba3^2 (5S mbar.l.g-1) 2 Ba + H2O — BaO + BaH2 (8G mbar.l.g-1) Ba + H2 — BaH2 (ITS mbar.l.g-1) □ g - F6450 22 / 30 • vypařování getrů - nejčastěji pomocí vnější vf cívky • vypařovaní getrů se provádí při co nejnižším tlaků • čerpací rychlost žaleží na teplote, velikosti plochy getrů, na struktuře vrstvy getrů , tlaků cerpaneho plynů, složení cerpaneho plynů • lže žískat a ůdržet tlak rídů ~ 10-10 Pa • v Sedesatách letech se vyríbelo asi 3 miliony getrů denne □ S - F6450 23 / 30 Nevyparovane getry, NEG • žpravidla dvou, nebo trísložkove slitiny • Ti, Zr, V, Hf, Th, Fe, Al, Co, Ce,... • vrstva sorbovaneho plynu - pri príprave, pri montíži do reaktoru,.. • aktivace getru - žvísena teplota po dobu nekolika hodin • difíže a rožpoustení do objemu, desorpce () □ S - F6450 24 / 30 Cěrpací mechanizmus • CO, CO2, O2, N2 - jsou chemisorbovany a jejich desorbce je za normalních podmínek velmi tezký, pri zahratí getru difundují do objemu • H2 - je sorbovýn, difýze do objemu, sorbce je reverzibilní • H2O - disociace na vodík a kyslík • uhlovodíky - jsou sorbovíany na povrchu, kde se rozpadají, uhlík je chemisorbovían • vzacne plyny Ar, Xe, ... - nejsou getrem cerpany () □ S - F6450 25 / 30 s* Gas sorbed quantity F6450 26 / 30 Sorpční rychlost ( nrť s ) □ gi - = š ■OHO F6450 28 / 30 □ S - = 1 -00,0 F6450 29 / 30 • dominantní proces je chemisorpce a difúze do objemu • dobre Cerpa H2, H20, N2, CO, C02,02 • neCerpa inertní plyny napr. Ne, Ar,... • Cisty povrch kovu, aktivace vyšší teplotou, pracuje od ~ 10-4Pa • získavaní vysokeho a extrémne vysokeho vakua • složení getru • jedna složka - Ti, Zr • dve složky - ZrFe,..., aktivace 700 - 900 °C • tri složky - ZrVFe(- 450 °C), TiZrV(- 200 °C) • v kombinaci s iontovou vývevou je možne dosahnout tlaku radu 10-11 Pa □ s - F6450 30 / 30