Iontové vývěvy Iontové vývěvy se studenou katodou Diodové výbojové vývěvy Princip Penningův manometr - paralelní řazení, roštová anoda, katody z Ti, Ta životnost katody ~ 50000 hodin - 5.7 let nepřetržitého provozu • napětí 2-10 kV • magnetické pole 0.01 - 0.2 T O ion © atom (molekula) plynu o eleklron # ahm 4/30 10 8 o co A 2 H5 N, O* 10 10 P ÍTorr) 10 Čerpací rychlost jedné Penningovské cely empirické vzorce - Hartwing a Kouptsidis: nízké mag. pole LMF mód,i3 < Bfr- Slmf = 1-56 • 10-5P°-2lr2B2 [Is-1] vysoké mag. pole HMF mód, B > Bfr- Shmf = 9 • utnuti - l5 ■*'^^] kde Vu Btr = 7-63^O05 iGauss] r,l - [cm], P - [torr] Čerpací mechanizmus chem. aktivní plyny (02,N2,...) - chemicky reagují s Ti - nitridy, oxidy ionty lehkých plynů (He, H2,...) po dopadu na povrch katody difundují do objemu těžší ionty (Ar, Xe,...) jsou na povrchu katody překrývány novou vrstvou Ti složitější molekuly (CH4,...) se rozkládají ve výboji na jednodušší fragmenty a atomy maximum čerpací rychlosti je ~ 10~4 Pa, klesá asi na polovinu při tlaku ~ 1(T8 Pa Argonová nestabilita Time Triodové výbojové vývěvy Tab. 4.19. Relativní čerpací rychlost (vzhledem k čerpací rychlosti pro vzduch) diodových a triodových titanových vývěv (orientační údaje) Plyn Deute-, " H, i (ľ a) ' rium CH4 Páry olejů 1 H20 CO, Vzduch N2 o2 Ne 1 He j Ar t Diodová vývěvy 2,7 1 9 1.5 1-1,6 1 1 1 0,9 0,6 0,12 i 0,1 10,0» ! Triodová vývéva 2,0 0,1510,1 -ojloa-w MÉCiWW 4 -š ► 4 š ► Š O^O F6450 18 / 30 Vypařované getry Vlastnosti vypařovaných getrů • nízkou tenzi par (< 10~2 Pa) při teplotě ~ 400 °C • dostatečně velkou tenzi par (> 102 Pa) při teplotě ohřevu ~ 600 - 1000 °C • zanedbatelně nízkou tenzi par (< 10~5 Pa) při pokojové teplotě • velkou schopnost pohlcovat plyny zejména kyslík • chemická stabilita neuvolňovat složky, které by snižovaly emisivitu katody F6450 19 / 30 Používané vypařované getry: • hliník - reaguje jen s kyslíkem • hořčík - dobře čerpá kyslík, snadněji se vypařuje • titan • baryum - nejpoužívanější • BaTh • Ba+Sr+C+Ta • BaAl4 D ► « flP ► < ► 4 2 Ba + 02 3 Ba + 2 CO -> 5 Ba+ 2 CC-2 - 3 Ba + N2 2 Ba + F20 - -> 2 SaO (92 mbar.l.g-1) 2 SaO + ßaC2 (107 mbar.l.g'1) 4 ßaO + ßaC2 (67 mbar.l.g-1) -> Ba%N2 (53 mbar.l.g-1) BaO + £a#2 (80 mbar.l.g-1) ' BaH2 (173 mbar.l.g-1) F6450 22 / 30 • vypařování getrů - nejčastěji pomocí vnější vf cívky • vypařování getrů se provádí při co nejnižším tlaku • čerpací rychlost záleží na teplotě, velikosti plochy getru, na struktuře vrstvy getru , tlaku čerpaného plynu, složení čerpaného plynu • lze získat a udržet tlak řádu ~ 10~10 Pa • v šedesátých letech se vyrábělo asi 3 miliony getrů denně F6450 23 / 30 Nevypařované getry, NEG • zpravidla dvou, nebo třísložkové slitiny Ti, Zr, V, Hf, Th, Fe, AI, Co, Ce,... • vrstva sorbovaného plynu - při přípravě, při montáži do reaktoru,.. • aktivace getru - zvýšená teplota po dobu několika hodin • difúze a rozpouštění do objemu, desorpce 4 & > 4 -š ► 4 š ► Š O^O F6450 24 / 30 Čerpací mechanizmus • CO, CO2, O2, N2 - jsou chemisorbovány a jejich desorbce je za normálních podmínek velmi těžká, při zahřátí getru difundují do objemu • H2 - je sorbován, difúze do objemu, sorbce je reverzibilní • H2O - disociace na vodík a kyslík • uhlovodíky - jsou sorbovány na povrchu, kde se rozpadají, uhlík je chemisorbován • vzácné plyny Ar, Xe, ... - nejsou getrem čerpány F6450 25 / 30 Sorpční rychlost ( m" s' ) F6450 28 / 30 u F6450 29 / 30 • dominantní proces je chemisorpce a difúze do objemu • dobře čerpá H2, H20, N2,CO, C02, 02 • nečerpá inertní plyny např. Ne, Ar,... • čistý povrch kovu, aktivace vyšší teplotou, pracuje od ~ W~4Pa • získávání vysokého a extrémně vysokého vakua • složení getru • jedna složka - Ti, Zr • dvě složky - ZrFe,..., aktivace 700 - 900 °C • tři složky - ZrVFe(- 450 °C), TiZrV(- 200 °C) • v kombinaci s iontovou vývevou je možné dosáhnout tlaku řádu 10-11 Pa F6450 30 / 30