ІОННО-ГЕТЕРНІ НАСОСИ ТА КОНТРОЛЕРИ
Йонно-гетерні насоси – це обладнання, яке має змогу створювати, а також підтримувати високий та надвисокий вакуум в камерах на різних виробництвах, а також в дослідних лабораторіях забезпечуючи стабільну і надійну роботу приладів. Основою при роботі йонно-гетерних насосів є процес хемосорбції іонізованих газів самопоновлюваними плівками металевого гетера (титану).
Конструкція йонно-гетерного насосу являє собою конденсатор з циліндричним анодом в центрі. По обидва боки від аноду розміщені рознесені пластини катоду виготовлені з титану, який використовується для створення гетеру (плівки для захоплення іонізованих молекул відкачуваного газу). Для покращення характеристик насосу розробляються спеціальні конструкції анодів і катодів. Щоб збільшити траєкторію руху електронів використовують зовнішні магніти, які створюють наведене магнітного поле.
Для запуску процесу відкачки прикладають сильне електричне поле. Наявні в розрядному полі електрони під дією наведених полів починають рухатись по спіралі навколо осі розрядного осередка, тим самим збільшуючи свою траєкторію руху і, відповідно, збільшуючи імовірність іонізації газу. При цьому електрони, зіштовхуючись з молекулами відкачуваного газу, іонізують його. Утворені позитивні іони, бомбардують катод чим розпилюють титан із пластин. При цьому частина газу захоплюється плівкою геттера утвореною розпиленими парами на стінках корпусу, а частина осідає на катоді. Захоплені гетером атоми та молекули хемосорбуються і залишаються у зв’язаному стані. Видалення накопиченого газу з насосу відбувається шляхом відпалювання під вакуумом та відкачуванням форвакуумним насосом. Для того, щоб провести глибоке відпалювання потрібно обов’язково знімати магніти, адже вони при підвищенні температури до точки Кюрі розмагнічуються.
Переваги:
Механізм «замуровування» іонів газів титановою плівкою є основним механізмом при відкачуванні інертних газів. Такий насос може забезпечити граничний вакуум до 10-11мбар і є найбільш вживаними насосами в вакуумних системах при наукових дослідженнях.
Недоліки:
Для старту роботи насосу потрібний досить глибокий вакуум близько 10-4 мбар. Ресурс роботи насоса залежить від рівня вакууму, а з насиченням ефективність роботи падає.
Компанія Agilent займалася розробкою іонних насосів з кінця 1950 року. За цей час фахівцями компанії було розроблено багато технічних нововведень в конструкцію насосів: впроваджена перша діодна схема іонних насосів, далі запропонована тріодна схема, з якої було розроблено і запатентовано високоефективну модифіковану схему – StarCell. На базі даної схеми розроблено серію іонних насосів VacIon Plus з високими показниками по відкачувані газів, широким діапазоном робочих тисків, з гарними показниками по ресурсу роботи насосу. Вони можуть реалізувати широкий діапазон конкретних завдань.
Серія іонних насосів VacIon Plus
Іонні насоси серії Vacion Plus при робочому тиску в 10-6Торр мають робочий ресурс до 80 000 годин. Всі насоси цієї серії розроблені з метою мінімізувати зношування катода. У таких насосах ізолятори захищені від осідання атомів титану, завдяки своїй конструкції. Насоси VacIon Plus працюють в діапазоні швидкостей відкинуті 0,4 – 1000 л/с і мають три типи робочих комірки (Diode, Noble Diode, StarCell), дозволяють організувати відкачку газу для широкого діапазону споживчих завдань. Для збільшення продуктивність насоса використовується робоча схема комбінаційного титаново – сублімаціонного насосу (TSP).
Всі іонні насоси поставляється відкачаними до глибокого вакууму, що гарантує високу якість виготовлення і чистоту насоса. Таким чином, насос інтегрується в вакуумну систему без додаткової підготовки з гарантією чистоти системи. Конструкція керамічного ізолятора зменшує наростання провідного шару, який утворюється при напилення титанового катода, це забезпечує збільшення терміну служби насоса.
Серія іонних насосів з конфігурацією комірок StarCell ™.
Іонні насоси з конфігурацією комірок виробленими за схемою StarCell новітня розробка серед насосів тріодної схеми. Оригінальна, запатентована конструкції дозволяє здійснювати відкачку великої кількості інертних газів і водню, а також метану, аргону, гелію. StarCell показує значно кращі результати, ніж схема Noble Diode по відкачці інертних газів, а також можливо отримати порівняльну продуктивність при відкачці водню для насосів StarCell з насосами зробленими по схемі Diode. Серія насосів вироблених за схемою StarCell найефективніші при задачах, які вимагають отримувати тиск не нижче 10-8 мбар
Серія іонних насосів з конфігурацією комірок Noble Diode.
Іонні насоси з конфігурацією комірок виробленими за схемою Noble Diode це модифікація насосів з схеми Diode. В Noble Diode один з титанових катодів замінюється на танталовий, що дозволяє отримати значно кращу продуктивність при відкачці інертних газів. Дані насоси в основному застосовується для відкачування аргону і гелію, але також Noble Diode дозволяють зберігати постійну швидкість при відкачці всіх інших газів при низькому тиску.
Серія іонних насосів з конфігурацією комірок Diode.
Іонні насоси з конфігурацією комірок виробленими за схемою Diode завдяки особливостям конструкція забезпечує високу швидкість відкачки, вони є найкращу серед усіх видів іонний насосах при відкачці багатоатомних газів: кисню, азоту, діоксиду вуглецю та інших. Насоси з схемою Diode забезпечують найвищу продуктивність при відкачці водню. Проста конструкції дає можливість вимірювання тиску при високому вакуумі, і при цьому не має вібрації
Серія іонних насосів VacIon Plus
| Вхідний фланець | Конфігурація комірок | Продуктивність | Мінімальний тиск | Максимальна температура відпалу | Вага, кг | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VacIon Plus0.4 | 3/8 дюйма OD | Diode | 0.4 л/с (N2) | 1x10-4 мбар | 150°C | 0,3 |
| VacIon Plus2 | 3/4 дюйма OD | Diode | 2 л/с (N2) | 1x10-4 мбар | 150°C | 0,3 |
| VacIon Plus8 | 2 3/4 дюйма тип фланців CF | Diode | 8 л/с (N2) | 1x10-4 мбар | 350°C | 4 |
| VacIon Plus20 | 2 3/4 дюйма тип фланців CF | StarCell Noble Diode Diode | 20 л/с (N2) 22 л/с (N2) 27 л/с (N2) | 5x10-2 мбар 1x10-3 мбар 1x10-3 мбар | 350°C | 7 |
| VacIon Plus40 | 2 3/4 дюйма тип фланців CF | StarCell Noble Diode Diode | 34 л/с (N2) 36 л/с (N2) 40 л/с (N2) | 5x10-2 мбар 1x10-3 мбар 1x10-3 мбар | 350°C | 17 |
| VacIon Plus55 | 4 1/2 дюйма тип фланців CF | StarCell Noble Diode Diode | 50 л/с (N2) 53 л/с (N2) 55 л/с (N2) | 5x10-2 мбар 1x10-3 мбар 1x10-3 мбар | 350°C | 18 |
| VacIon Plus75 | 6 дюйма тип фланців CF | StarCell Noble Diode Diode | 65 л/с (N2) 68 л/с (N2) 75 л/с (N2) | 5x10-2 мбар 1x10-3 мбар 1x10-3 мбар | 350°C | 19 |
| VacIon Plus150 | 6 дюйма тип фланців CF | StarCell Noble Diode Diode | 125 л/с (N2) 135 л/с (N2) 150 л/с (N2) | 5x10-2 мбар 1x10-3 мбар 1x10-3 мбар | 350°C | 43 |
| VacIon Plus300 | 8 дюйма тип фланців CF | StarCell Noble Diode Diode | 240 л/сек (N2) 260 л/сек (N2) 300 л/сек (N2) | 1x10-2 мбар 1x10-3 мбар 1x10-3 мбар | 350°C | 69 |
| VacIon Plus500 | 8 дюйма тип фланців CF | StarCell Noble Diode Diode | 410 л/сек (N2) 440 л/сек (N2) 500 л/сек (N2) | 1x10-2 мбар 1x10-3 мбар 1x10-3 мбар | 350°C | 12 |
| Максимально допустимий тиск іонних насосів серії VacIon Plus не більше 10-11 мбар | ||||||
Іонні насоси комбінаційного типу
| Відкачений газ-азот | Відкачений газ-водень | |
|---|---|---|
| Комбинація:VacIon Plus150 (конфігурація комірки StarCell) і TSP титаново-сублімаційного насосів. Продуктивність насосу при температурі 20°С | 610 л/сек | 1380 л/сек |
| Комбинація:VacIon Plus300 (конфігурація комірки StarCell) і TSP титаново-сублімаційного насосів. Продуктивність насосу при температурі 20°С | 720 л/сек | 1580 л/сек |
| Комбинація:VacIon Plus500 (конфігурація комірки StarCell) і TSP титаново-сублімаційного насосів. Продуктивність насосу при температурі 20°С | 880 л/сек | 1930 л/сек |
Контролери іонних насосів забезпечують управління насосами і виведення необхідної інформації про стан роботи насоса.
Модель контролера 4 UHV для іонних насосів VacIon Plus
Контролер 4UHV використовується для контролю і управління одночасно чотирма іонними насосами модельного ряду VacIon Plus з конфігурацією комірок: Diode, Noble Diode і StarCell при продуктивності насоса в діапазоні 20 – 1000 літ/с. Рідко-кристалічний екран і інтерфейс RS 232 дозволяє відображати всю інформацію про струм і тиск одночасно працюючи з чотирма іонними насосами. Завдяки своїй конструкції забезпечує низький електричний шум. Опціонально можливо підключення вакуумметра для виведення інформації про тиск в робочій системі.
| Модель контролера 4 UHV для іонних насосів VacIon Plus | |
|---|---|
| Вхідна напруга | 100 - 240 В змінного струму (+/-10%) |
| Вхідна частота | 50/60 Гц |
| Габарити | 177, 211.4– 440.5 (мм) (В х Ш х Д) |
| Дисплей | 4 строчки з 20 характеристиками |
| Доступна конфігурація | Один високовольтний вхід з 200Вт чи 2х80Вт |
| Максимальна конфігурація | 1х200Вт; 2х200Вт; 2х80Вт; 4х80Вт; 1х200Вт+2х80Вт |
| Напруга без струму | 3,5 – 7кВ канал |
| Струм при коротком замиканні | 40мА для 80Вт в каналі 100мА для 200Вт в каналі |
| Вихідна максимальна потужність | 400 Вт |
| Діапазон рабочих струмів | 10-100мА |
Модель контролера IPC Mini для іонних насосів VacIon Plus
Контролер IPC Mini використовується для контролю і управління іонним насосом модельного ряду VacIon Plus з конфігурацією комірок: Diode, Noble Diode і StarCell при продуктивності насоса в діапазоні 0,2 – 500 літ/с. Економічне рішення для контролю іонного насосу, має 3,5-дюймову сенсорну панель, дозволяє вбудовування в стандартну стійку. Даний тип контролера має можливість витримувати безперервні коливання при короткому замиканні і зберігає робочий стан іонного насоса.
| Модель контролера IPC Mini для іонних насосів VacIon Plus | |
|---|---|
| Вхідна напруга | 100 - 240 В змінного струму (+/-10%) |
| Вхідна частота | 50/60 Гц |
| Вхідна потужність | 160ВА |
| Вихідна високовольтна напруга | +/- 7000В змінного струму (+/- 5%) |
| Струм короткого замикання | 20 мА |
| Макс. потужність на високовольтному виході | 40 Вт |
| Діапазон рабочих температур | 00С - 450С |
| Діапазон максимальних температур | -400С - +700С |
| Вага, кг | 1,9 |
Контролери TSP
Контролер TSP використовується для контролю титаново-сублімаційного насоса з комірками Agilent TSP і Agilent Mini Ti-Ball. Має різні інтерфейси RS 232/422/485, з можливістю вибору автоматичної або ручної роботи. Компактний і має можливість вмонтовуватися в стандартну стійку.
| Контролери TSP | |
|---|---|
| Вхідна напруга | 100, 120, 220, 240 В змінного струму (+/-10%) |
| Вхідна частота | 47-63 Гц |
| Вхідна потужність | 1400ВА |
| Вихідний струм | 30А до 50А |
| Діапазон рабочих температур | 00С - +450С |
| Діапазон максимальних температур | -200С - +700С |
| Вологість | 90% |
| Вага, кг | 12 |