彈道式鈦泵的結構如圖5-13、圖5-14所示。泵由處于泵殼中心的陽極(鎢桿上安裝1個~3個鈦圓柱)、接地的不銹鋼外殼和發射電子的燈絲組成。兩組燈絲位于陽極的側下方(一組備用)。燈絲朝向陽極的一面設置有屏蔽片(或桿)。陽極和泵殼構成了一個同軸的徑向電位為對數分布的靜電場。燈絲和屏蔽片的引入使電場產生局部畸變。只要燈絲的位置和電位(燈絲電位高于泵殼)調整得合適,就能使燈絲發射的電子以一定的角動量作圓周(或沿其它特定的軌道)運動,并沿著泵軸螺旋前進(如圖5-15所示),z*后落在陽極上。因此電子在空間有很長的平均自由程,可電離較多的氣體分子,并能以很大的能量轟擊鈦柱,使鈦柱溫度升高并大量升華,升華的鈦淀積在泵壁上形成吸氣薄膜。活性氣體被新鮮鈦膜吸附。惰性氣體經電離后,以離子態打在鈦膜上被“埋葬”掉。
2.電參數的近似計算
在彈道式鈦泵的同軸靜電場中,由于電子角動量的差異,電子運動的軌道是無窮的。在實際設計中將電子運動的軌道視為圓軌道,以確定電子發射極的位置和工作電壓。這種近似計算的結果與實驗的z*佳值很接近。
令V為陽極電壓,r為陽極半徑,R為泵殼半徑,Rf為電子發射極的徑向位置。在靜電場中,半徑為ID處的電位為
對一個以ρ為半徑作圓周運動的電子有
式中m——電子質量;
e——電子的電荷。
由此得出
當電子發射極處于bV電位時(b為發射極電位對陽極電位的比值),作圓周運動的電子的
能量應是
由式(5-5)、(5-7)和式(5-8)得
當b=0時,即電子發射極處于零電位時,則
式(5-10)給出了發射極的z*大徑向位置,設計時要取得小些,以保證發射極正常工作。
3.供電線路(如圖5-16所示)
4.彈道式鈦泵的優缺點
彈道式鈦泵的優點是:①結構簡單,體積小,不需要磁場;②記憶效應和氬的不穩定性降低了;③因低壓下放電強度不降低,故使泵的抽速不降低,并能抽氬氣;④燈絲發射的電子除轟擊鈦塊使之升華外,又可用來電離氣體分子,因而它比一般升華式鈦泵的抽氣效果好。缺點是:①啟動壓力過低;②工作性能不穩定;③隨壓力變化控制鈦的升華率比較困難;④制做直徑大的泵有困難;⑤工作電壓參數不是電離的z*佳參數。
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