Принцип действия и основные характеристики. Ши­рокое распространение в отечественной промышленно­сти магниторазрядных насосов объясняется их высокими техническими характеристиками, простотой эксплуата­ции и обслуживания, высокой надежностью и большим ресурсом работы.

Принцип устройства магнито-разрядного насоса иллюстрирует­ся рис. 4-14.

Плоские титановые катоды 1 и анод 2, состоящие из многих прямоугольных или круг­лых ячеек, образуют электродный блок, который помещается в маг­нитное поле, создаваемое посто­янным магнитом 3. Каждое отвер­стие в аноде вместе с противоле­жащими участками катодов образует разрядную ячейку насоса. При приложении разности потенциалов между электродами разрядного блока, находящегося в вакуу­ме, в ячейках насоса возникает электрический разряд. Для возникновения разряда достаточно случайного при­сутствия в разрядном промежутке нескольких электро­нов.

Под действием сильного магнитного и электриче­ского полей электроны движутся по спирали вокруг оси разрядной ячейки. На своем пути электроны производят ионизацию газа. Образующиеся положительные ионы, бомбардируя катод, распыляют титан из катодных пластин. Поскольку основная часть распыляемых ча­стиц титана представляет собой электрически нейтраль­ные атомы и молекулы, они осаждаются на все поверх­ности электродов, но в основном на анод. Активные га­зы, попадая на непрерывно возобновляемую пленку титана, хемосорбируются ею. Катоды также поглощают газы, но из-за постоянного распыления большей части их поверхности вклад катодов в процесс откачки активных газов незначителен.

Таким образом, основным механизмом при откачке активных газов является хемосорбция газов непрерывно напыляемой на аноде пленкой титана. Наряду с этим в магниторазрядных насосах имеет место проникновение ионов в материал катода. Последнее характерно дла откачки легких газов — водорода и гелия. Водород лег­

ко диффундирует в титане, образуя твердые растворы. Непрерывное поступление ионов водорода на поверх­ность катодов создает повышенную концентрацию водо­рода на поверхности, которая приводит к диффузии во­дорода в глубь катодов. Если в откачиваемом сосуде присутствует только водород, поглощение его титановым катодом является основным механизмом откачки, по­скольку распыление материала катода в результате бом­бардировки его ионами водорода мало и основной меха­низм откачки магнитораз­рядных насосов — хемосорб­ция напыляемой пленкой ти­тана — в значительной сте­пени ослабляется.

Если от­качивается смесь водорода с более тяжелыми газами, то распыление титана происхо­дит интенсивнее и заметная часть водорода откачивает­ся на других поверхностях насоса. Откачка тяжелых инерт­ных газов преимущественно осуществляется катодами. В силу больших размеров и соответственно малой по­движности ионов этих газов диффузия их в глубь катода практически отсутствует. При бомбардировке катодов ионами инертных газов, на­пример аргона, поверхност­

ный слой распыляется, в результате чего вновь высво­бождается ранее поглощенный аргон. Таким образом, ионы аргона необратимо поглощаются только небольши­ми участками катодов, которые не подвержены эффек­тивной бомбардировке ионами газа. На рис. 4-15 отчет­ливо видны участки катода, поглощающие инертные газы.

Внедрение ионов инертных газов в материал катода сопровождается замуровыванием ионов распыляемым титаном. Такой механизм хотя и не создает большой быстроты действия, является основным при откачке инертных газов мат ниюразрядным насосом.

Таблица 4-1

Относительная быстрота действия диодных магниторазрядных насосов

Поскольку химическая активность различных газов и эффективность распыления титана их ионами различ­ны, быстрота действия магниторазрядных насосов суще­ственно зависит от рода откачиваемого газа. Относи­тельная быстрота действия магниторазрядных насосов по разным газам, выраженная в процентах от быстроты действия по воздуху, представлена в табл. 4-1.

Конструкции магнито­разрядных насосов весь­ма разнообразны, что объясняется различным их назначением. Отече­ственной промышлен­ностью выпускаются не-охлаждаемые магнито-разрядные диодные насо­сы типа НЭМ с быстротой действия от 10 до 7000 л/с, охлаждаемые диодные на­сосы типа НОРД с быст­ротой действия от 10 до 1000 л/с и триодные насо­сы MaPT и ТРИОН-150 с быстротой действия 30 и 150 л/с соответственно.

Электродный блок на­соса типа НЭМ (рис. 4-16) состоит из трех ти­тановых катодов / и двух ячеистых анодов 2 из нер­жавеющей стали, жестко соединенных между со бой и изолированных друг от друга с помощью керамических изоляторов 3. Внутри корпуса насоса (рис. 4-17) они располагаются

в соответствующих кар­манах. На аноды электродных блоков через высоко­вольтные вакуумные электрические вводы от блока пи­тания подается высокое положительное напряжение (7 кВ). Катоды имеют надежный электрический кон­такт с заземленным корпусом насоса. С внешней сторо­ны корпуса насосов располагаются постоянные оксид­но-бариевые магниты (рис. 4-18), создающие в зазоре напряженность поля 56 000 А/м (700 Э).