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吸附真空泵在微波管中的應(yīng)用
發(fā)表日期：2018-04-11 點(diǎn)擊次數(shù): 896
高真空環(huán)境的獲得和維持微波管內(nèi)的真空度的獲得，主要通過排氣工藝把管內(nèi)氣體抽出，從而獲得一定的真空度。由于微波管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件繁多，一般都是100種以上；真空氣密性焊縫多，一般有幾十道焊縫。所以在排氣時需要加熱到高溫對金屬零件和焊接處進(jìn)行出氣處理。這樣在微波管工作狀態(tài)下，內(nèi)部零件溫度會身高，就不會出氣了，這樣在工作狀態(tài)下仍然會保證高的真空度。
常用的排氣系統(tǒng)為油擴(kuò)散泵排氣系統(tǒng)和渦輪分子泵排氣系統(tǒng)，主要組成為前級泵（機(jī)械泵、羅茨泵等）粗抽，然后利用主泵（油擴(kuò)散泵、分子泵等），配置必要的真空管道、一定高真空閥門、所需的真空計(jì)（電阻真空計(jì)、電離真空計(jì)、B-A真空計(jì)等）把真空度抽至高真空。當(dāng)利用油擴(kuò)散泵時，還需要加一擋油阱，防止泵油對真空器件內(nèi)部系統(tǒng)的污染。
排氣結(jié)束后，真空度能達(dá)到106Pa，可以滿足微波管的使用要求。為了提高微波管排氣時的真空度，減少在后工序的放氣量，我們利用獬射離子泵對微波管的排氣，排氣結(jié)束后真空度可以達(dá)到2x10-7Pa.排氣結(jié)束后，微波管和排氣系統(tǒng)進(jìn)行冷封離，在封離過程中機(jī)械擠壓使金屬零件放氣，同時微波管在放置一段時間后，由于其本身的高真空，內(nèi)部材料會進(jìn)行放氣，從而降低了管內(nèi)的真空度。這時我們利用了一種小離子泵（俗稱鈦泵）保證內(nèi)部的真空度，同時在微波管老煉、測試等工序中，管內(nèi)零件經(jīng)過高速電子束的轟擊會產(chǎn)生放氣，需要鈦泵進(jìn)行抽除。鈦泵的電流還具有檢測微波管內(nèi)部真空度的作用。
在微波管老煉、測試結(jié)束后，這時管內(nèi)的真空度一般都會保持穩(wěn)定。由于鈦泵本身體積比較大，影響微波管的外形尺寸，一般我們會進(jìn)行去除（對外形無要求的可以不去除）。
但是微波管等電真空器件一般需要一定長壽命，一般指標(biāo)要求為3年（空間微波管要求20年）。在這長時間的工作中，零件材料本身的缺陷（氣孔、裂紋等）和焊接的死空間可能產(chǎn)生慢性漏氣或者放氣，破壞內(nèi)部的真空度，我們在這里放水機(jī)配套的軟水硬度測試劑，以及國內(nèi)一些軟水器廠家配制的硬度測試劑。它們的一個共同特點(diǎn)是：只具有指示劑的作用。即只能定性的指示出其水樣的硬度是否在某一指定值（如0.03mmol/L）范圍內(nèi)。筆者對幾種指示劑作過測試，其誤差比較大，其中有一種誤差達(dá)300%. 4使用KS軟水硬度測試劑具有以優(yōu)點(diǎn)：測試速度快、效率高，只需幾秒鐘就可測定一個水樣。
操作方法簡單、設(shè)備簡單、攜帶方便。沒有化學(xué)基礎(chǔ)的人也只需要幾分鐘就能學(xué)會、應(yīng)用。
費(fèi)用低，測定一次藥品費(fèi)不足一角錢。
因此KS軟水硬度指示劑具有非常好的推廣價值。
新視野科研二號真空系統(tǒng)在同樣的排氣工藝下，我們統(tǒng)計(jì)了5根微波管的排氣后的真空度的數(shù)據(jù)。
置吸氣劑。吸收管內(nèi)殘余氣體及管內(nèi)零件重新釋放出來的氣體，維持管內(nèi)的真空度。
3吸附真空泵的原理可見，在微波管的制造中，我們使用到獬射離子泵、鈦泵和吸氣劑等吸附真空泵。他們具體的工作原理如下。
獬射離子泵和鈦泵：在兩片陰極板之間安裝了蜂窩狀陽極，在與陰極板垂直且平行于蜂窩軸的方向加磁場，電子在磁力線中呈螺旋運(yùn)動并與氣體分子產(chǎn)生電離。在電離過程中產(chǎn)生的電子還會繼續(xù)與其他氣體分子進(jìn)行分離。在電離期間，電子交出能量并逐步到達(dá)陽極，同時正離子被加速，到達(dá)由鈦制成的負(fù)電極。離子和鈦金屬互相作用，有三種抽氣方式：①離子獬射除出鈦陰極材料，起到沉積消氣膜的作用，吸附反應(yīng)氣體（氮、氫和氧）；②某些離子的能量會大到足以使其埋到電極中，從而以離子注入的方式被吸收，對包括稀有氣體和惰性氣體在內(nèi)的所有離子均有效。③從陰極獬射出的鈦能埋沒靶電極上的氣體原子，提高對惰性氣體的抽速。大的獬射離子泵典型的工作電壓為7kV，小離子泵（鈦泵）典型工作電壓為3.5kV.吸氣劑在微波管中應(yīng)用的主要為非蒸散型吸氣劑，利用金屬鋯和Zr―V―Fe合金形成多孔燒結(jié)結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的強(qiáng)度和致密度，能耐一定的沖擊和振動。在400-500°C微波管的正常烘烤后激活，利用其本身的多孔結(jié)構(gòu)對CO2，2，N2，水蒸氣有很強(qiáng)的吸氣能力。下圖為某吸氣劑對CO和H2的吸附曲線。
某吸氣對CO和H2的吸附曲線u4吸附真空泵的應(yīng)用效果獬射離子泵作為高真空泵，離子泵對分子泵很難抽走的惰性氣體的抽氣效果明顯，可以提高微波管的排氣后的真空度。下圖為為我們對兩套真空系統(tǒng)的對比，一號系統(tǒng)為機(jī)械泵+分子泵，二號系統(tǒng)為機(jī)械泵+分子泵+離子泵。
可見，獬射離子泵的應(yīng)用提高了微波管的真空度，使后序的老煉、測試等工序內(nèi)部的放氣量減少，在后續(xù)的小鈦泵檢測真空度時電流下降到幾乎為零，減少這些工序的時間，提高了生產(chǎn)的效率和管子的可靠性。
微波管中在排管處增加小離子泵（鈦泵）和在電子槍處增加吸氣劑，同微波管一起排氣，排氣系統(tǒng)工藝要求高溫烘烤，對吸氣劑進(jìn)行激活，排氣過程同時對鈦泵也進(jìn)行了排氣，在冷封離后管內(nèi)的殘余氣體及管內(nèi)零件重新釋放出來的氣體，由鈦泵和吸氣劑共同抽除，維護(hù)管內(nèi)的真空度。在后續(xù)的工許過程中，發(fā)現(xiàn)有微露氣的情況下，鈦泵的電流還能幫助檢測出微漏點(diǎn)，從而方便了生產(chǎn)，降低了微波管的報廢率。在增加吸氣劑的微波管中，電子槍高壓打火的幾率大大減少，長時間儲存后，對微波管直接加電而不出現(xiàn)放氣或大伙現(xiàn)象。
常用的排氣系統(tǒng)為油擴(kuò)散泵排氣系統(tǒng)和渦輪分子泵排氣系統(tǒng)，主要組成為前級泵（機(jī)械泵、羅茨泵等）粗抽，然后利用主泵（油擴(kuò)散泵、分子泵等），配置必要的真空管道、一定高真空閥門、所需的真空計(jì)（電阻真空計(jì)、電離真空計(jì)、B-A真空計(jì)等）把真空度抽至高真空。當(dāng)利用油擴(kuò)散泵時，還需要加一擋油阱，防止泵油對真空器件內(nèi)部系統(tǒng)的污染。
排氣結(jié)束后，真空度能達(dá)到106Pa，可以滿足微波管的使用要求。為了提高微波管排氣時的真空度，減少在后工序的放氣量，我們利用獬射離子泵對微波管的排氣，排氣結(jié)束后真空度可以達(dá)到2x10-7Pa.排氣結(jié)束后，微波管和排氣系統(tǒng)進(jìn)行冷封離，在封離過程中機(jī)械擠壓使金屬零件放氣，同時微波管在放置一段時間后，由于其本身的高真空，內(nèi)部材料會進(jìn)行放氣，從而降低了管內(nèi)的真空度。這時我們利用了一種小離子泵（俗稱鈦泵）保證內(nèi)部的真空度，同時在微波管老煉、測試等工序中，管內(nèi)零件經(jīng)過高速電子束的轟擊會產(chǎn)生放氣，需要鈦泵進(jìn)行抽除。鈦泵的電流還具有檢測微波管內(nèi)部真空度的作用。
在微波管老煉、測試結(jié)束后，這時管內(nèi)的真空度一般都會保持穩(wěn)定。由于鈦泵本身體積比較大，影響微波管的外形尺寸，一般我們會進(jìn)行去除（對外形無要求的可以不去除）。
但是微波管等電真空器件一般需要一定長壽命，一般指標(biāo)要求為3年（空間微波管要求20年）。在這長時間的工作中，零件材料本身的缺陷（氣孔、裂紋等）和焊接的死空間可能產(chǎn)生慢性漏氣或者放氣，破壞內(nèi)部的真空度，我們在這里放水機(jī)配套的軟水硬度測試劑，以及國內(nèi)一些軟水器廠家配制的硬度測試劑。它們的一個共同特點(diǎn)是：只具有指示劑的作用。即只能定性的指示出其水樣的硬度是否在某一指定值（如0.03mmol/L）范圍內(nèi)。筆者對幾種指示劑作過測試，其誤差比較大，其中有一種誤差達(dá)300%. 4使用KS軟水硬度測試劑具有以優(yōu)點(diǎn)：測試速度快、效率高，只需幾秒鐘就可測定一個水樣。
操作方法簡單、設(shè)備簡單、攜帶方便。沒有化學(xué)基礎(chǔ)的人也只需要幾分鐘就能學(xué)會、應(yīng)用。
費(fèi)用低，測定一次藥品費(fèi)不足一角錢。
因此KS軟水硬度指示劑具有非常好的推廣價值。
新視野科研二號真空系統(tǒng)在同樣的排氣工藝下，我們統(tǒng)計(jì)了5根微波管的排氣后的真空度的數(shù)據(jù)。
置吸氣劑。吸收管內(nèi)殘余氣體及管內(nèi)零件重新釋放出來的氣體，維持管內(nèi)的真空度。
3吸附真空泵的原理可見，在微波管的制造中，我們使用到獬射離子泵、鈦泵和吸氣劑等吸附真空泵。他們具體的工作原理如下。
獬射離子泵和鈦泵：在兩片陰極板之間安裝了蜂窩狀陽極，在與陰極板垂直且平行于蜂窩軸的方向加磁場，電子在磁力線中呈螺旋運(yùn)動并與氣體分子產(chǎn)生電離。在電離過程中產(chǎn)生的電子還會繼續(xù)與其他氣體分子進(jìn)行分離。在電離期間，電子交出能量并逐步到達(dá)陽極，同時正離子被加速，到達(dá)由鈦制成的負(fù)電極。離子和鈦金屬互相作用，有三種抽氣方式：①離子獬射除出鈦陰極材料，起到沉積消氣膜的作用，吸附反應(yīng)氣體（氮、氫和氧）；②某些離子的能量會大到足以使其埋到電極中，從而以離子注入的方式被吸收，對包括稀有氣體和惰性氣體在內(nèi)的所有離子均有效。③從陰極獬射出的鈦能埋沒靶電極上的氣體原子，提高對惰性氣體的抽速。大的獬射離子泵典型的工作電壓為7kV，小離子泵（鈦泵）典型工作電壓為3.5kV.吸氣劑在微波管中應(yīng)用的主要為非蒸散型吸氣劑，利用金屬鋯和Zr―V―Fe合金形成多孔燒結(jié)結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的強(qiáng)度和致密度，能耐一定的沖擊和振動。在400-500°C微波管的正常烘烤后激活，利用其本身的多孔結(jié)構(gòu)對CO2，2，N2，水蒸氣有很強(qiáng)的吸氣能力。下圖為某吸氣劑對CO和H2的吸附曲線。
某吸氣對CO和H2的吸附曲線u4吸附真空泵的應(yīng)用效果獬射離子泵作為高真空泵，離子泵對分子泵很難抽走的惰性氣體的抽氣效果明顯，可以提高微波管的排氣后的真空度。下圖為為我們對兩套真空系統(tǒng)的對比，一號系統(tǒng)為機(jī)械泵+分子泵，二號系統(tǒng)為機(jī)械泵+分子泵+離子泵。
可見，獬射離子泵的應(yīng)用提高了微波管的真空度，使后序的老煉、測試等工序內(nèi)部的放氣量減少，在后續(xù)的小鈦泵檢測真空度時電流下降到幾乎為零，減少這些工序的時間，提高了生產(chǎn)的效率和管子的可靠性。
微波管中在排管處增加小離子泵（鈦泵）和在電子槍處增加吸氣劑，同微波管一起排氣，排氣系統(tǒng)工藝要求高溫烘烤，對吸氣劑進(jìn)行激活，排氣過程同時對鈦泵也進(jìn)行了排氣，在冷封離后管內(nèi)的殘余氣體及管內(nèi)零件重新釋放出來的氣體，由鈦泵和吸氣劑共同抽除，維護(hù)管內(nèi)的真空度。在后續(xù)的工許過程中，發(fā)現(xiàn)有微露氣的情況下，鈦泵的電流還能幫助檢測出微漏點(diǎn)，從而方便了生產(chǎn)，降低了微波管的報廢率。在增加吸氣劑的微波管中，電子槍高壓打火的幾率大大減少，長時間儲存后，對微波管直接加電而不出現(xiàn)放氣或大伙現(xiàn)象。