真空系统设计（其他捕集器）

2.3.4其他捕集器

18 2.3.4.1离子捕集器

离子捕集器分为两类:有外加磁场和无外加磁场。有外加磁场的离子捕集器典型结构如图2-79所示。它具有倒磁控管的结构,带电粒子在对数电场的基础上叠加一个磁场的作用下,其运动形式由直线运动变为沿轴向旋转运动,因而大大增加了碰撞几率,达到了减小空间分子密度的目的。离子捕集器所加电场的方向是,轴心为正极,外筒为负极,通常加3000V直流电压;外加磁场,磁场强度约为800Gs (1Gs相当于10-4个)。在电磁场作用下,带电粒子做图2-79(b)所示的轮摆线运动。电子在运动中不断碰撞残余气体分子,使其电离,生成的正离子轰击阴极后又溅射出二次电子,则电子又参与放电空间的后续运动:e+A→2e+A+→2e+2A→4e+2A+→ne+nA→2ne+nA+。产生的离子再与碳氢化合物分子碰撞,使之生成固体聚合物。如在1.3×10 3Pa下,捕集器内产生辉光放电,油蒸气ΣCnHn通过光密封的露光放电区时被离子碰撞聚合,其过程为:

蒸气→固体+气体→C6H6→(C10H8)n+H2

蒸气C6H6变为固体聚合物(C10H)n后沉积在捕集器器壁上,在沉积过程中又能吸收一部分氢气和蒸气。器壁最好用水冷却,以增加聚合物的吸附作用;另外吸附作用随温度降低而增加,故电极系统要采用水冷。这种离子捕集器的挡油效果可达99%,使机械泵的极限真空提高到1.3×10-2。1968年有人提出了无磁静电场离子捕集器,其结构类似钛泵,但钛的蒸发量是很微弱的。它的阴极是由0.8mm钼丝弯成的矩形框架,其上绕30条0.11mm或0.22mm厚的钛带,器壁作为阳极并通水冷却。在133~1.33Pa下辉光放电,极间最近距离为5mm。当放电电流足够大时(约在800℃左右),有钛溅射。由于正离子轰击阴极钛条,被溅射的钛沉积在器壁上形成活性吸附表面;由于水冷却,整个抽气过程中壁温均匀;其返油率可减少到足够小。

图2-79离子捕集器原理图

(a)主视图;(b)横截面视图

1电子运动轨迹;2一外加磁场;3—磁力线方向 2.3.4.2热捕集器

热捕集器的工作原理是使碳氢化合物在被加热的表面上分解成易于被排除的气体:氢、氧、一氧化碳、碳酸气和固体碳等。碳沉积在捕集器的器壁上,并作为吸附气(汽)体的吸附剂,而气体则被蒸气流泵排出。这种捕集器只能在油蒸气流泵中使用。

24 2.3.4.3电捕集器

电捕集器的原理是在冷阴极或热阴极放电时蒸气分子被电离,在电场的作用下形成离子流,场的方向与高真空系统的气流方向相反,这些离子大多都移向机械泵;或蒸气分子被激发,使其有被吸收凝结的趋向;或油分子在电子的碰撞下分解,与热分解相同,变成了被排出的气体和非挥发性的碳。