Электронная откачка и ионизационные насосы

.Если скорость ионов газа в направлении к поверхности твердого тела увеличивается приложением электрического поля, то вероятность их внедрения в решетку сильно возрастает. Этот тип откачки с помощью электрического поля впервые наблюдался в 1937 г. Пеннингом в ионных манометрах. Манометры Пеннинга так же, как и моноэнергетические ионные пучки широко используются для изучения механизмов захвата ионов при различных условиях эксперимента. Обзоры многочисленных исследований представлены Редхедом с сотрудниками , а также Грантом и Картером. В последней статье суммированы известные из литературы данные об эффективности захвата инертных газов в зависимости от материала мишени, температуры и энергии ионов. Эта информация имеет большой практический интерес, поскольку геттерная откачка инертных газов целиком определяется процессами активации в электрическом поле. Наиболее важным параметром этих процессов является эффективность захвата, т. е. отношение числа ионов, захваченных твердым телом, к общему числу падающих на него ионов. Поскольку захват иона связан с проникновением его через поверхность, то ион должен обладать определенной энергией, большей пороговой, которая по данным Тейлои равна для Аг и Не соответственно 30 и 10 эВ. Обычно для получения эффективности захвата, большей 0,1, необходимы энергии ионов свыше 100 эВ. Величины, близкие к единице, получаются, если ионы ускорены электрическим полем до энергии 1 кэВ и выше. Ионы с энергией такого порядка уже способны вызвать распыление материала пленочной мишеии и выделение ранее поглощенных газов. Глубина проникновения ионов в решетку со ставляет по порядку величины несколько атомных слоев. Число ионов, которые могут поглощаться поверхностью, ограничено и зависит от плотности потока бомбардирующих ее частиц. Обычно насыщение наступает после захвата на квадратный сантиметр поверхности от 10^14 до 10^15 ионов аргона, что эквивалентно одному или менее монослою.В геттероионных насосах имеет место одновременно и ионная и химическая откачка газа свежеосажденной пленкой металла. Наибольшая эффективность откачки получается, если используемая в качестве ионной мишени пленка является также и хорошим химическим геттером. Хотя ионизация предназначена прежде всего для откачки инертных газов, она улучшает также процессы генерирования и для химических активных компонентов. Согласно наблюдениям Тейлои молекулы N2 и СО после столкновения с быстрыми электронами диссоциируют и затем хемисорбируются нормально неактивными стенками вакуумной системы. Процессы химической откачки могут быть также усилены возбуждением метастабильных состояний молекул N, при бомбардировке их медленными электронами. Интерес к геттероиониым устройствам, как к сверхвысоковакуумным насосам, был стимулирован главным образом работами Альперта в 1953 г., когда он с помощью манометра Баярда — Альперта в небольшой откачиваемой диффузионным иасосом стеклянной системе получил вакуум до 10^-10 мм рт. ст. Последующее развитие идеи привело к появлению высокоэффективных насосов, комбинирующих химическое геттерирование с электронной активацией. В настоящее время имеется уже большой набор типов серийно выпускаемых геттеро-ионных насосов . По методу получения паров металла они могут быть разделены на ионио-испарительные и ионно-распылительные насосы.