抽真空設(shè)備早期使用油擴(kuò)散泵, 但現(xiàn)在一般使用鈦泵, 它利用了鈦金屬具有很強(qiáng)氣體吸附能力的特性。鈦泵可以分為熱鈦泵和冷鈦泵, 熱泵是靠加熱或電子轟擊使鈦的溫度升高到1200～1500℃,不斷升華并沉積于泵壁內(nèi)表面, 形成新鮮的活性薄膜, 不斷吸收和掩埋氣體分子而達(dá)到抽氣的目的, 也叫鈦升華泵。冷鈦泵不需要加熱發(fā)射電子, 是一種表面吸附型濺射離子泵, 以下簡稱鈦泵, 其基本原理是泵內(nèi)電子在正交電磁場的作用下, 沿陽極軸作螺旋運(yùn)動(dòng)。當(dāng)氣體分子與高速旋轉(zhuǎn)的電子碰撞時(shí), 氣體分子產(chǎn)生電離, 離子在電場的作用下轟擊陰極鈦板, 使鈦強(qiáng)烈濺射到陽極內(nèi)表面, 管殼內(nèi)表面形成新鮮鈦膜, 把氣體分子吸附或掩埋而達(dá)到抽氣的目的。加速器中常用的是鈦濺射離子泵,下面簡單介紹鈦泵的結(jié)構(gòu)和維護(hù)。

1、鈦泵的結(jié)構(gòu)

        鈦泵有兩種結(jié)構(gòu): 二極泵和三極泵如圖1所示。圖1(a)是二極鈦泵, 它用永久磁鐵產(chǎn)生強(qiáng)度為0.1～0.3 特斯拉的軸向磁場,陽極由許多厚0.1～0.3mm、直徑12～40mm 的不銹鋼薄壁圓筒組成,陽極兩端為1～3mm 厚鈦陰極, 兩極之間加上3～7kV 電壓, 產(chǎn)生強(qiáng)電場。電場將兩個(gè)陰極間的電子拉向陽極, 在向陽極中心線運(yùn)動(dòng)時(shí),速度越來越快,穿過中心線后,受到另一邊陰極的斥力作用, 開始減速運(yùn)動(dòng), 快到陰極時(shí),速度變?yōu)榱愣�反轉(zhuǎn)。電子多次重復(fù)上述運(yùn)動(dòng),經(jīng)過很長時(shí)間后才落到陽極上。軸向磁場使電子作圓周運(yùn)動(dòng), 阻止電子直接快速飛向陽極。電磁場總的作用效果使電子以螺旋線運(yùn)動(dòng)的形式貼近陽極, 在陽極周圍形成一層電子云, 增加電子與殘余氣體碰撞產(chǎn)生電離的機(jī)會(huì)。電子在真空中從某次與殘余氣體碰撞到下次碰撞之間所經(jīng)過的平均路程稱為平均自由路程。在10 - 6乇真空時(shí)平均自由路程約為285 米。而在鈦泵中平均自由路程大大縮短了。圖1 (b) 是三極鈦泵,它是在二極鈦泵陰極前面增加了泵壁, 形成第三個(gè)電極,泵壁與陽極等電位, 離子濺射鈦原子到泵壁上, 這種斜射比二極泵濺射出更多的鈦原子。

圖1 鈦泵的結(jié)構(gòu)