Магнитные электроразрядные насосы Магнитные электроразрядные насосы широко применяются в сверхвысоковакуумных установках, в том числе и в СВВ-электропечах. Они позволяют получить безмасляный вакуум. Откачивающее действие этих насосов основано на свойстве титанового слон, непрерывно напыляемого на внутренние поверхности насоса, поглощать большие количества газа.
Между двумя катодами, изготовленными из активного металла, расположен рамочный анод, на который подается положительный потенциал в несколько киловольт. Электродная система помещена о магнитное поле напряженностью 50 000 А/м.
При определенном соотношении размеров электродов, напряжения на них и напряженности магнитного поля между электродами возникает холодный разряд, который вызывает интенсивное распыление материала катода. Распыляемый материал осаждается на внутренних поверхностях насоса и в основном на аноде.
В отечественных насосах катоды изготавливаются из титана, аноды — из нержавеющей стали или меди. Механизм откачки различных газов электроразрядным насосом неодинаков. Откачка химически активных газов происходит с образованием химических соединений и твердых растворов. Инертные газы откачиваются благодаря адсорбции их ионов на запыляемых поверхностях с последующим «замуровыванием» свежераспыленным титаном.
Следовательно, откачивающее действие магнитных электроразрядных насосов определяется главным образом двумя факторами: внедрением ионов газа в материал катода (ионная откачка) и связыванием молекул газа распыленным материалом катода (сорбционная откачка). Для откачки СВВ-электропечей используют магнитные электроразрядные насосы: не охлаждаемые диодные (НЭМ), охлаждаемые диодные (НОРД), охлаждаемые триодные (ТРИОН).
Предельное остаточное давление, создаваемое этими насосами без предварительного обезгаживания их. Предварительное обезгаживание прогреванием корпуса насоса до 400—450 °C позволяет при откачке снизить предельное давление на 1—1.5 порядка. Снижение предельного давления достигается также с помощью так называемой аргоновой обработки. Она, кроме того- позволяет увеличить быстроту откачки насоса за счет самообезгаживания катодов под влиянием ионной бомбардировки.
Дрогопная обработка производится следующим образом. Работающий насос нагревается внешним нагревателем примерно до 200°C, и в него напускается аргон. Это давление аргона поддерживается в течение 1,5 ч. Затем напуск аргона прекращается, и насос охлаждается до нормальной температуры. После проведения аргонной обработки предельное остаточное давление насоса понижается, а быстрота откачки давления увеличивается. Охлаждение насосов осуществляется водой или водой, или жидким азотом. Охлаждаемые электроразрядные насосы имеют лучшие эксплуатационные характеристики, чем неохлаждаемые.
Анод изготовлен из меди и имеет водяное охлаждение. Катоды изготовлены из титана. Высокое отрицательное напряжение 7 кВ подается на катоды через высоковольтные вводы. Существенным недостатком магнитных электроразрядных диодных насосов типов является малая быстрота откачки инертных газов. Увеличение быстроты откачки инертных тазов может быть достигнуто за счет введения дополнительного электрода, имеющего потенциал, равный некоторому промежуточному между потенциалами анода и катода. Отличительной особенностью конструкции этих насосов является охлаждение анода и коллекторных пластин электродного блока водой или жидким азотом. Благодаря применению ячеистого катода увеличиваются напыляемые титаном поверхности, что приводит к увеличению быстроты откачки инертных газов.
Быстрота откачки таких насосов по азоту возрастает в 4 раза по сравнению с насосами типа НЭМ, а по аргону — более чем в 10 раз. Достоинства магнитных электроразрядных насосов заключаются в отсутствии рабочей жидкости и необходимости постоянной откачки насосами предварительного разрежения, бесшумности и устойчивости работы при резком ухудшении вакуума. Недостатками насосов являются повышенная чувствительность к загрязнению электродной системы, особенно парами масла или продуктами его крекинга; малая производительность при откачке инертных газов: снижение быстроты откачки и ухудшение вакуума из-за увеличения газовыделения из титановых катодов при повыше-пни температуры; значительная масса (0,5 кг на 1 дм'/с быстроты откачки).