Pam pengambil ion memerlukan medan magnet yang besar dalam sebuah ruang terasing dan menggunakan voltan tinggi untuk menarik elektron ke dalam pemasangan. Pam bergantung kepada percikan bahan getter di dalam satu siri sel dan melalui penanaman atau penguburan ion yang dihasilkan.
Molekul gas yang dipam melalui kemisorpsi (dihasilkan) dan fisiosorpsi (ion) kini "terikat" secara kekal dan tidak dapat "menyumbang" kepada tekanan di dalam ruang.
Proses ini agak luas dan kompleks, jadi dalam blog ini, kami akan menerangkan bagaimana pam ion getter berfungsi dan bagaimana ia digunakan.
Prinsip kerja pam pengambil ion
Dengan pam ion getter, pam awal (biasanya diuruskan oleh kombinasi pam turbomolekul) digunakan untuk mengeluarkan gas utama sehingga vakum jatuh kepada kira-kira 10-4 mbar atau lebih rendah.
Selepas mengeluarkan gas pukal, voltan tinggi (antara 4,000 dan 7,000 volt) kemudiannya dikenakan melalui pemasangan elemen. Ini "menarik" elektron ke dalam pemasangan tiub anoda silinder. Elektron terikat dalam laluan spiral yang ketat oleh magnet kekal (dengan kekuatan medan 0,12 Tesla) yang terletak di luar ruang vakum, dengan itu membentuk pelepasan plasma.
Ion yang dihasilkan kemudian membombardir plat katod titanium. Pamukan ion molekul/gas kemudian boleh berlaku melalui penanaman (fisisorpsi). Serangan itu menyebabkan percikan atom Titanium dari kisi katod. Ini menghasilkan deposit pada permukaan sekeliling filem yang disemburkan. Filem ini menghasilkan pam melalui gettering iaitu chemisorption molekul gas.
Prinsip fungsional pam pengambil ion
Terdapat tiga jenis elemen pam ion getter: diod konvensional (CV), ion diferensial (DI atau diod mulia), dan triode.
Setiap jenis mempunyai kelebihan dan kekurangan.
1. Pam CV/Diode
Elemen pam ion CV/Diode memberikan kelajuan pam tertinggi untuk gas reaktif serta kestabilan vakum dan elektrik yang unggul. Namun, ia tidak memberikan kestabilan jangka panjang untuk pemompaan gas mulia.
2. DI/Diod Noble
Dengan kelajuan pam ion yang sedikit lebih rendah daripada CV/Diode, DI/Noble Diode memastikan pam gas mulia yang stabil; mengekalkan 80% daripada kelajuan pam CV. Namun, ia menggunakan bahan yang lebih mahal.
3. Pam triode
Elemen pam triode adalah konfigurasi "mesh". Ia menyediakan pam gas mulia yang stabil, mengekalkan 80% kelajuan pam CV dan mempunyai tekanan permulaan yang lebih tinggi. Di sebalik kelemahan, kelajuan pam vakum ultra-tinggi (UHV) berkurangan, ketidakstabilan elektrik adalah perkara biasa, dan kos pengeluaran adalah lebih tinggi.
Apakah perbezaan antara pam konvensional, pam diferensial dan pam triode?
Perbezaan utama antara pam konvensional, pam diferensial dan pam triode adalah bahan katod yang digunakan.
- Dalam kes pam CV/Diode, bahan katod diperbuat daripada titanium. Katod titanium akan bertindak balas dengan gas yang boleh diambil yang boleh dipam melalui kemisorpsi (contohnya N2, O2, H2, CO, CO2 wap air dan hidrokarbon ringan). Gas mulia yang tidak reaktif dipam terutamanya melalui implantasi ion, itulah sebabnya pam CV/Diode mempunyai kelajuan pam yang jauh berkurang untuk gas mulia.
- Untuk pam DI/Noble Diode, bukannya titanium, bahan katod adalah diperbuat daripada tantalum. Tantalum adalah bahan yang sangat keras dengan jisim atom yang tinggi. Oleh itu, ia mencerminkan ion gas mulia sebagai zarah neutral dengan tenaga yang jauh lebih tinggi daripada titanium. Ini memberikan kedalaman penanaman yang jauh lebih tinggi dalam elektrod dan phisisorpsi (perangkap).
- Akhirnya, triode. Konfigurasi triode berbeza daripada CV dan DI kerana cincin-cincin tersebut sebenarnya dihubungkan ke tanah, dan ia menggunakan cincin titanium voltan negatif sebagai katod.
Plat pengumpul pada potensi anod diletakkan di belakang katod. Selalunya, dinding dalam bekas pam berfungsi sebagai elektrod ketiga (pada potensi tanah). Oleh itu, kelajuan pam dan kestabilan adalah lebih tinggi. Tetapi dari semasa ke semasa, atom titanium akan terkumpul pada cincin-cincin ini, mencipta beberapa misai dan mengurangkan ruang antara cincin dan dinding vakum, memperkenalkan ketidakstabilan elektrik.
Untuk maklumat lanjut mengenai elemen pam yang berbeza, tonton video ini:
Pam Ion UHV: aplikasi dan kelebihan
Pam getter ion, yang beroperasi dalam julat 10-5 hingga 10-12 mbar, sering digunakan dalam sistem UHV umum seperti epitaksi sinar molekul (MBE), analisis permukaan (contohnya mikroskop terowong imbas), instrumen analisis permukaan lain dan dalam fizik tenaga tinggi, seperti pemecut dan sinkrotron.
Selain menghasilkan tekanan UHV, pam pengambil ion adalah:
- sepenuhnya bebas hidrokarbon,
- beroperasi pada suhu tinggi,
- sangat tahan terhadap radiasi/medan magnet
- tanpa bahagian yang bergerak (dan dengan itu tiada getaran).
Selain itu, kerana tiada penjanaan semula diperlukan, ia memerlukan penyelenggaraan yang rendah (dengan penggantian katod) dan (tidak seperti banyak pam vakum) boleh digunakan tanpa injap pengasingan inlet. Kelebihan ini menjadikan pam pengambil ion sangat sesuai untuk peralatan berketepatan tinggi. Malangnya, mereka mungkin kurang baik dalam mengepam gas mulia, memerlukan voltan tinggi dan medan magnet, serta memerlukan pam turbomolekul atau pam sekunder lain untuk mencipta tekanan permulaan.
