Сверхвысоковакуумные установки можно выполнять в двух вариантах: одинарными или с двойными стенками при одновременном создании высокого вакуума в межстенном пространстве. Выбор установок того или иного типа зависит от конкретных условий. Большую одностенную камеру технически очень трудно прогреть равномерно с применением надвигаемой печи. В установке с двойными стенками сокращается время необходимого прогрева установки, поэтому для установок больших размеров предпочтительнее двухстенная конструкция. На рис. 238 и 239 показаны установки фирмы Шейбольд (ФРГ) для создания условий космического вакуума.

 Таблица 42

Продолжение табл. 42

Продолжение табл. 42

Высотные и космические испытательные камеры изготовляют фирмы Пенсальт (США), Ульвак (Япония) и др. На рис. 240, а показана сверхвысоковакуумная установка EBD-40G (фирма Ульвак, Япония), в которой создается вакуум до 10_в мм рт. ст. и обеспечивается высокая чистота остаточного газа. На рис. 240, б показана установка этой же фирмы для космических испытаний, в которой поддерживается давление до 10^-7 мм рт. ст. и температура—190 С или ниже (соответствующая высоте 300 км над поверхностью Земли).

Недостатки вакуумных откачных систем, состоящих из диффузионного и конденсационного криогенного насосов, заключаются в том, что при 20 К не откачивается водород (выделение водорода при испытаниях составляет 10^-5 мм рт. ст*л/(с*м²) при 300° К), и в том, что возможно попадание масляных паров из диффузионного насоса в откачиваемый объем. В связи с этим вновь проектируемые и создаваемые установки снабжают так называемыми безмасляными средствами откачки. Для малых и средних камер применяют охлаждение криогенной поверхности до 2,5—3° К, при котором парциальное давление водорода меньше 10^-11 мм рт. ст. Для больших камер это экономически нецелесообразно.

Если же криогенная поверхность покрыта слоем вещества, адсорбирующего газы, например цеолитом, с диаметром пор от 4 до 12 А, то водород эффективно удаляется уже при 20 К и достигается давление 10^-13 мм рт. ст. Однако адсорбция не может происходить непрерывно из-за насыщения адсорбента газами и парами H2O. В результате оказывается, что количество откачиваемого газа на единицу поверхности при сорбционной откачке меньше, чем при конденсационной.

 В некоторых случаях используют также и эффект «криозахвата», когда происходит замуровывание молекул неконденсирующихся газов под слоем конденсата из водяного пара, углекислого газа или других конденсирующихся паров. Например, при подаче водяного пара в систему можно сконденсировать углекислоту при 77° К и достичь парциального давления CO2 более низкого, чем давление насыщения. Водород и гелий можно сконденсировать при 20 K добавлением углекислого газа или аргона. Однако такой метод можно применить только в случае, если присутствие в камере постороннего конденсирующегося газа не влияет на проведение опыта; в больших имитаторах космоса он не используется.

Наиболее подходящим дополнением к охлаждаемой до 20° К криогенной поверхности оказывается титановый сублимационный криогенный насос. В нем титановый слой образуется непрерывным напылением в вакууме (рис. 241). При температуре 1500—1600° С происходит сублимация порядка 10 г/ч титана, а запас его в насосе составляет несколько килограммов. При этом поверхность, на которой образуется слой титана, охлаждается жидким азотом. Такой насос не откачивает инертные газы и метан, но он имеет высокую скорость откачки водорода, что очень важно для больших имитаторов космоса. Схема имитатора космоса с использованием титанового сублимационного и ионного насосов показана на рис. 242. Скорость откачки поверхностью, имеющей вид круга диаметром 1 м, составляет —105 л/с. Инертные газы могут откачиваться либо сорбционно-ионными, либо турбомолекулярными насосами.

Иногда дополнительная криогенная поверхность сравнительно небольшой величины, охлаждаемая жидким азотом, включается в работу после достижения давления 5- 10^-2 мм рт. ст., благодаря чему быстро достигаются давления ~10^-4 мм рт. ст., нужные для работы сорбционно-ионного и титанового сублимационного насосов.