Pam ion: penggunaannya dan operasi dalam vakum ultra-tinggi 13 Oktober 2020

Pam ion menggunakan medan magnet yang besar dalam sebuah ruang terasing dan menggunakan voltan tinggi untuk menarik elektron ke dalam pemasangan. Mereka bergantung pada percikan bahan getter yang terletak di dalam satu siri sel dan melalui pengimplanan, atau penguburan, ion yang dihasilkan. 

Semasa operasi, molekul gas yang dipam melalui kemisorpsi dan fisiosorpsi menjadi terikat secara kekal dan tidak lagi dapat menyumbang kepada tekanan ruang.

Kita boleh mengklasifikasikan pam pengambil ion kepada tiga jenis. Setiap jenis mempunyai kelebihan dan kekurangan. 

Pam ion CV menyediakan kelajuan tertinggi yang mungkin untuk gas reaktif, serta kestabilan vakum dan elektrik yang unggul. Namun, jenis pam pengion ini tidak membenarkan kestabilan jangka panjang untuk mengepam gas mulia. 

Pam CV menggunakan bahan katod yang diperbuat daripada titanium, yang bertindak balas dengan gas yang boleh diambil melalui chemisorption: contohnya, N2, O2., H2, CO, CO2, wap air, dan hidrokarbon ringan. 

Gas mulia yang tidak reaktif dipam terutamanya melalui penanaman ion, itulah sebabnya pam CV beroperasi pada kelajuan yang jauh lebih rendah apabila mengendalikan gas mulia.

DI, atau pam ion diod mulia, berfungsi pada kelajuan yang sedikit lebih perlahan berbanding pam ion CV. Walau bagaimanapun, pam DI membenarkan pam gas mulia yang stabil pada kelajuan yang hanya sedikit dikurangkan.

Pam DI menggunakan bahan katod yang dihasilkan daripada tantalum yang lebih mahal, iaitu bahan yang sangat keras dan mempunyai jisim atom yang tinggi. Tantalum memantulkan ion gas mulia sebagai zarah neutral dengan tenaga yang jauh lebih tinggi berbanding titanium. 

Hasilnya adalah kedalaman implan yang jauh lebih tinggi.

Pam ion triode menyediakan pam gas mulia yang stabil pada 80% daripada kelajuan pam CV dengan tekanan permulaan yang lebih tinggi. Namun, kelajuan UHV berkurangan, ketidakstabilan elektrik adalah biasa, dan pengeluarannya mahal. 

Pam triode menggunakan cincin titanium voltan negatif yang terground sebagai bahan katod dan plat pengumpul pada potensi anod. Biasanya, dinding dalam bekas pam berfungsi sebagai elektrod ketiga.

Hasilnya adalah kelajuan pam yang lebih tinggi dan kestabilan yang lebih besar. 

Pam pengion getter sering digunakan dalam sistem UHV umum, analisis permukaan, dan aplikasi fisika tenaga tinggi.

Selain menghasilkan tekanan UHV, pam pengambil ion adalah:

• Tanpa hidrokarbon
• Boleh beroperasi pada suhu tinggi 
• Sangat tahan terhadap radiasi dan medan magnet
• Tanpa getaran 
• Penyelenggaraan rendah 
• Boleh beroperasi tanpa injap pengasingan inlet 

Kelebihan ini menjadikan pam pengambil ion sangat sesuai untuk peralatan berketepatan tinggi. Malangnya, mereka mungkin kurang baik dalam mengepam gas mulia, memerlukan voltan tinggi, dan memerlukan pam turbomolekul atau pam sekunder untuk menghasilkan tekanan permulaan.