3 Іонні насоси
В основі роботи іонних насосів лежить ударна іонізація газу, що надходить, і надання позитивним іонам спрямованого руху, що утворюються, у бік випускного отвору насоса. Іонні насоси вимагають створення попереднього вакууму за допомогою механічних та пароструминних насосів. Іонні насоси для своєї роботи не вимагають будь-якої робочої рідини.
Одним із видів іонних насосів є титанові насоси. За допомогою титанових насосів можна досягти граничний вакуум 10 -10 мм рт. ст.
Залежно від конструкції титанові насоси поділяються на:
а)Електророзрядні насоси
На малюнку 4 показано влаштування електророзрядного насоса.
1 – Вакуумна камера;
2 – катоди титанові;
3 – багатодирчастий анод
Рисунок 4 – Електророзрядний насос
Це вакуумна камера 1, всередині якої розташовані два плоскі титанові катоди 2 і посередині багатодирчастий анод 3, що має сильно розвинену поверхню. Вакуумна камера міститься у постійне магнітне поле, напруженість якого для різних насосів становить від 1200 до 2000е. Анодна напруга електророзрядних насосів зазвичай вибирається від 3 до 6 кВ.
В результаті розряду між анодом і катодом, який підпалюється при пуску насоса, катоди зазнають інтенсивного іонного бомбардування, і їх матеріал титан розпорошується. Оскільки кількість розпорошеного титану, що осідає на поверхню анода, залежить від енергії іонів і від їх числа, то анодна напруга вибирають досить великою, а потік іонів до катодів штучно підсилюють магнітним нулем, завдяки якому електрони закручуються по спіралі, довжина їхнього шляху збільшується і збільшує число іонізації. Це особливо суттєво в галузі низьких тисків газу, якийє робочою областю електророзрядних насосів. У процесі розпилення титану відбувається енергійне поглинання іонізованих газів. Поглинання відбувається як свіжорозпиленим титаном, що осів на поверхні анода, так і поверхнею титанових катодів.
Деякі гази поглинаються переважно анодом (кисень), а деякі – катодом (водень, інертні гази). Поглинання інертних газів, що відрізняються малою хімічною активністю, пояснюється проникненням іонів цих газів у глиб титанових катодів під час бомбардування. Без електричного розряду інертні гази титаном не поглинаються. Електророзрядним насосом відкачується також пари води, вуглеводні, окис та двоокис вуглецю. При відкачуванні електророзрядним насосом швидкість відкачування різних газів не однакова. Найбільш добре відкачується водень/удвічі швидше за повітря. Швидкість відкачування кисню становить 60%, повітря, гелію 10%, аргону від 2-х до 10% у найкращих насосах. За допомогою електророзрядних насосів можна легко досягти граничний вакуум до 10 -10 мм рт. ст. і вище.
б)Іонно-сорбційні насоси
До цього типу відноситься насос ГІН - 0.5 (гетеро-іонний), що випускається вітчизняною промисловістю. Його пристрій пояснюється малюнку 5.
1 – вакуумна камера;
3 – титанові випарники;
Малюнок 5 – Геттеро-іонний насос
Насос ГІН - 0.5 представляє вакуумну камеру 1, всередині якої знаходиться розжарений катод 2, два титанових випарника 3 і анод 4, показаний для простоти у вигляді білизни. У цьому насосі активна речовина виходить шляхом випаровування титану з титанових випарників 3 нагріваються електронами з розжареного катода. Через дуже велику потужність, що виділяється при роботі насоса, його камера 1 охолоджується водою. При нагріваннікамери за допомогою нагрівача 5 та її знегажування вода вимикається. Температура знегажування приблизно 400°С. Порядок запуску насоса наступний. Спочатку звичайними засобами проводиться відкачування газів із вакуумної системи та внутрішнього об'єму насоса. Потім протягом 5 годин здійснюється знегажування камери і протягом 30 хвилин титанових випарників (при 50% потужності). Після цього титанові випарники переводять на повну потужність, включають розжарення катода і подають анодну напругу. Насос ГІН - 0.5 має такі параметри: швидкість дії насоса при тиску 10 -7 мм рт. ст. складає – 300 л/с; граничний вакуум становить 310 -7 мм рт. ст, початковий тиск, у якому насос починає працювати становить 10 -4 мм рт. ст.