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升华钛泵和蒸发钛泵结构

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-08-09 15:53:49 * 浏览: 26
蒸发钛泵和升华钛泵的缺点是由于工件的不稳定性而难以操作和维护,并且定期清洁沉积的钛膜并更换钛蒸发泵芯(升华器)。这些泵目前是逐步淘汰泵的一部分,除了少数实验室作为辅助泵,这些泵很少用于工业生产的排气系统。钛升华结构用于升华钛泵和蒸发钛泵的钛升华器的性能直接影响钛泵的工作稳定性和使用寿命,也是升华钛泵的核心。目前,z *和更成熟的钛升华器结构的应用具有以下形式:(1)缠绕钛钛缠绕钛升华器的结构如图5-1所示。缠绕方法如下:1使用钨或桅杆作为芯金属,并将该层紧密缠绕在一层到两层钛线上,2个钨或桅杆用作芯金属,钼丝或将金属丝紧紧地缠绕在顶部,然后在其上紧紧地缠绕一层钛。导线,3钨或桅杆由芯金属制成,带有一层两根钛线和一根钼丝。典型的绕线钛线升华器的电气参数如下:绕线式钛升华器结构简单,易于制造,使用维护方便,脱气彻底,易于控制升华率。钛。在小型钛泵中,升华速率易于达到1mg / h~100mg / h,当使用低升华率时,寿命可达400h~500h。缺点是缠绕的钛丝的紧密性难以均匀,因此每个部分的阻力是不同的。长期工作后,局部升华率容易过大,使钛丝局部温升过高,不会造成熔断,影响使用寿命。另外,过长的升华器难以包裹。升华速率与钛泵温度的关系如图5-2所示。功率和温度之间的关系如图5-3所示。 (2)钛 - 钼合金线图5-4是钛 - 钼合金线升华器的结构示意图。钛钼合金线(85%钛,15%钼)在恒定电压下工作。由于连续升华,导线变薄,导致电流和功率下降,但表面积不断减小,温度略有上升,因此钛升华速率一般来说,可以保持常数,直到合金中出现大晶粒线。当钛 - 钼合金线在恒定电压下操作时,大约24%的钛可以以恒定的升华速率升华。在寿命结束时,合金中大约40%的钛已升华。钛钼合金丝的合适工作温度在1200℃至1500℃之间。当组分变为74%钛和26%钼时,晶粒开始增加,电阻率和热发射率增加。为了保持恒定的升华率,必须增加功率。在寿命结束时,电压大约增加到z *初始值的两倍,电流增加大约1.5倍。钛钼合金线的相关参数如图5-5至图5-8所示。假设钛钼合金线的热损失完全由辐射引起,在给定温度下,合金线所需的电流值与合金线的线径d具有以下关系。 Kmdash,mdash,在给定温度下的转换系数,dmdash,mdash,钛钼合金线径[mm]。根据图5-5的曲线I和(5-1),可以绘制出不同直径的合金线的温度 - 电流曲线。钛钼合金丝的计算点:1确定工作温度钛钼合金丝的工作温度T应低于1830K,一般在1200K-1500K范围内,在此温度范围内,当微温度时谷物结构发生钛钼合金线时,电阻变化率z *较小(图2)。 5-8)。过高的蒸发温度会迅速形成破碎的大颗粒。 2从图5-6中,可以确定升华速率[g /(cm2.s)],然后确定总升华速率并计算相应的表面积。选择合金丝的直径,长度,根数和支撑方式。 3从图5-7中,找出工作温度T下的总发射率系数epsilon,并计算每根导线的辐射功率Po 4。钛钼合金线和支架和引线两端传热损失的功率P'为5计算每根线的总加热功率(P = Po + 2P'),并计算加热电压和电流根据电阻值计算,并确定电路连接模式(串,并联)。 6估算钛钼合金线材在恒定升华率下的寿命(估计合金中约有40%的钛合金可升华)钛钼合金线材升华器使用方便,可自动调节加热电流在一定范围内工作时间,不要烧坏。如果在整个工作时间内保持升华速率,则需要更复杂的电流控制程序。由于升华器的钛存储和升华速率有限,钛 - 钼合金升华器与卷绕的钛升华器相同,不适合用于大位移和大的升华速率。在该升华器长期运行后,大颗粒开始生长(丝组成为74%的钛,26%的钼)。在1550K至1800K的温度范围内的长丝的组成与升华温度无关。热辐射球升华器的结构如图5-9所示。钛球壳的半径为31.5mm,球壳的厚度为3.8mm,球体中间的长度为7.6mm,下部的孔用于放置螺旋钨丝的热线[螺旋热丝的长度和内径为16 .Smm]。热线的一端焊接到金属杆上,另一端通过钼衬套连接到上半球。钛球的下半部分均匀地支撑在四根钼棒上。热线加热电流由热金属线,钛球和来自中心金属杆的四个钼棒形成。当输入功率为450W时,钛球的升华率为O.01g / h,当输入功率为710W时,钛球的升华率可达到0.5g / h。钛重36.8克,使用率为71%。其优点是在给定的输入功率下,升华速率保持恒定,操作方便可靠,生产并不困难。缺点是钛储备不多,电热丝难以固定,容量大。 (4)电子轰击电子轰击蒸发器利用灯丝发出的电子加速电场对钛棒的轰击,使其蒸发。结构如图5-10所示。钛棒的质量为6809,直径为27毫米,长度为190毫米。只有25.4mm的长度可以暴露在电子束中,并且暴露的部分可以连续操作90小时。为了继续蒸发器的操作,可以使用螺杆推动波纹管以将钛杆升高到电子束轰击区。钛棒的有效长度为114毫米(400克质量)。轰击钛棒共有8根灯丝,每次使用4根,使用4根。灯丝工作温度2500K,使用寿命10000h以上,灯丝电源电压6V,电流50A。轰击高压为6.3kV,电流为325mA。当轰击功率为875W时,升华速率约为1mg / h。另一种结构是使用钨棒在杯中刺穿一串直径为76mm的钛薄片。钛板的总高度为38mm。杯子既是储存罐又是辐射屏幕。它上面是一个环形灯丝,轰击功率可以在0.6千瓦到3千瓦之间调节。钛的中心在轰击期间,上面的土壤被局部熔化,熔化区域的大小取决于轰击力。钛储量为2009年。当轰击功率为1.5kW时,升华速率为1g / h,当轰击功率为2.6kW至2.7kW时,升华速率可高达8g / h。还有一个使用电子枪加速电子轰击的蒸发器。钛蒸发器本身不具有高压并且不需要调节,并且便于装载和卸载,并且具有大的钛储备。缺点是必须在10-2Pa以下使用,否则会烧坏灯丝并增加高压电源。