Bơm ion: sử dụng và hoạt động trong chân không siêu cao Ngày 13 tháng 10 năm 2020

Bơm ion sử dụng từ trường lớn trong một buồng cách ly và sử dụng điện áp cao để kéo các electron vào cụm chi tiết. Chúng dựa vào việc phún xạ các vật liệu getter nằm bên trong một loạt các tế bào và thông qua việc cấy ghép, hoặc chôn cất, các ion được sản xuất. 

Trong quá trình vận hành, các phân tử khí được bơm bởi quá trình hấp thụ hóa học và hấp thụ vật lý bị liên kết vĩnh viễn và không còn có thể góp phần vào áp suất của buồng.

Chúng tôi có thể phân loại bơm hút ion thành ba loại. Mỗi loại đều có ưu điểm và nhược điểm. 

Bơm ion CV cung cấp tốc độ cao nhất có thể cho khí phản ứng, cũng như chân không và độ ổn định điện vượt trội. Tuy nhiên, loại bơm thu ion này không cho phép ổn định lâu dài để bơm khí quý. 

Bơm CV sử dụng vật liệu catot được tạo ra từ titan, phản ứng với các khí có thể hấp thụ được có thể được bơm qua quá trình hấp thụ hóa học: ví dụ: N2, O2, H2, CO, hơi nước CO2 và hydrocacbon nhẹ. 

Khí noble không phản ứng được bơm chủ yếu thông qua cấy ion, đó là lý do tại sao bơm CV hoạt động ở tốc độ giảm đáng kể khi xử lý khí noble.

DI, hay bơm ion diode quý, hoạt động ở tốc độ chậm hơn một chút so với bơm ion CV. Tuy nhiên, bơm DI cho phép bơm khí quý ổn định ở tốc độ giảm nhẹ.

Bơm DI sử dụng vật liệu catốt được tạo ra từ tantali có giá cao hơn, một vật liệu cực kỳ cứng, có khối lượng nguyên tử cao. Tantali phản chiếu các ion khí quý dưới dạng các hạt trung tính với năng lượng cao hơn đáng kể so với titan. 

Kết quả là độ sâu cấy ghép cao hơn nhiều.

Bơm ion triode cung cấp khả năng bơm khí quý ổn định ở 80% tốc độ bơm CV với áp suất khởi động cao hơn. Tuy nhiên, tốc độ UHV giảm, sự không ổn định điện thường gặp và chi phí sản xuất tốn kém. 

Bơm triode sử dụng vòng titan điện áp âm nối đất làm vật liệu catốt và tấm thu ở điện thế cực dương. Thông thường, thành bên trong của bình bơm đóng vai trò là điện cực thứ ba.

Kết quả là tốc độ bơm cao hơn và độ ổn định cao hơn. 

Bơm thu ion thường được sử dụng trong các hệ thống UHV chung, phân tích bề mặt và các ứng dụng vật lý năng lượng cao.

Ngoài việc tạo ra áp suất UHV, bơm thu ion còn là:

• Không chứa hydrocarbon
• Vận hành ở nhiệt độ cao 
• Khả năng chống bức xạ và từ trường cao
• Không rung 
• Giảm bảo trì 
• Hoạt động mà không cần van cách ly đầu vào 

Những ưu điểm này làm cho bơm thu ion phù hợp với các thiết bị có độ chính xác cao. Thật không may, chúng có thể kém khả năng bơm khí quý, yêu cầu điện áp cao và cần một bơm phân tử turbo hoặc bơm phụ để tạo áp suất khởi động.