Диодные магниторазрядные насосы для откачки тяжёлых газов (65 л/с, 7×10⁻⁸ Па)
Диодный магниторазрядный насос — это безмасляный высоковакуумный агрегат для создания чистого вакуума в диапазоне до 10⁻⁸ Па. Работа основана на ионизации остаточного газа в пересекающихся электрическом и магнитном полях с последующим распылением титана с катодов и захоронением молекул на активной плёнке. Отсутствие подвижных частей исключает вибрации и маслозагрязнение, обеспечивая стабильный низкий фон по углеводородам и пригодность для чувствительных аналитических задач.
При откачке тяжёлых и инертных газов диодная схема демонстрирует пониженные скоростные характеристики из-за ограниченного коэффициента захоронения благородных компонентов. На практике это компенсируется прогревом камеры для десорбции влаги, грамотной последовательностью запуска, оптимизацией магнитной системы, а также установкой титаново-подпылевого источника в составе вакуумного узла. В лаборатории Ликлаб такие меры применяются стандартно при вводе систем в эксплуатацию, что позволяет достигать указанных предельных давлений и воспроизводимого процесса откачки тяжёлых газов.
Роль лаборатории Ликлаб
Ликлаб проектирует и настраивает высоковакуумные трактовые узлы на базе диодных магниторазрядных насосов для исследовательских камер, масс-спектрометров и электронных микроскопов, а также для стендов высокочувствительного гелиевого течеискания. В ходе пуско-наладки специалисты Ликлаб выполняют термовакуумную обработку, проверку форвакуумной линии, подбор режимов питания разрядной системы и проверку соответствия достигнутого давления нормативам ГОСТ Р 50.05.01-2018. По результату заказчик получает протокол с фактическими значениями предела и скоростей откачки по контрольным газам, включая тяжёлые компоненты.
Конструктив и принцип действия
Анод выполнен в виде стального барабана, катоды — титановые пластины. Электроны, закрученные магнитным полем, многократно пересекают объём разряда, повышая вероятность ионизации. Положительные ионы ускоряются к катодам, вызывают распыление титана; конденсат титана образует реакционноспособную плёнку, которая химически связывает активные газы. Тяжёлые и инертные компоненты захораниваются за счёт ионного внедрения и «запирания» распылённым титановым слоем. Насос работает в замкнутой схеме и после выхода на режим не требует постоянной подкачки, кроме обеспечения стартового давления форвакуумом.
Линейка и типовые параметры
Ниже приведены ориентировочные характеристики распространённых исполнений диодных магниторазрядных насосов. Для быстрой навигации указана сжатая запись в формате «(быстрота по N₂, предельное давление)».
| Модель | Присоединение | Быстрота по N₂, л/с | Быстрота по Ar, л/с | Стартовое давление, Па | Предельное давление, Па | Тепловой режим | Краткая запись |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2L-25 | CF35 | 22 | 0,3 | ≤5×10⁻⁴ | ≤7×10⁻⁸ | до 200 °C (с магнитами), до 300 °C (без) | (22 л/с, 7×10⁻⁸ Па) |
| 2L-50 | CF100 | 65 | 6 | ≤5×10⁻⁴ | ≤7×10⁻⁸ | до 200 °C / 300 °C | (65 л/с, 7×10⁻⁸ Па) |
| 2L-100 | CF100 | 120 | 12 | ≤5×10⁻⁴ | ≤7×10⁻⁸ | до 200 °C / 300 °C | (120 л/с, 7×10⁻⁸ Па) |
| 2L-200C | CF150 | 220 | 24 | ≤5×10⁻⁴ | ≤1×10⁻⁸ | кожух нагрева 220 В | (220 л/с, 1×10⁻⁸ Па) |
| 2L-400C | CF150 | 450 | 45 | ≤5×10⁻⁴ | ≤1×10⁻⁸ | кожух нагрева 220 В | (450 л/с, 1×10⁻⁸ Па) |
Инженерные рекомендации для тяжёлых газов
Для ускоренного вывода на режим при работе с тяжёлыми и инертными компонентами рекомендуется предварительный прогрев камеры до 150–200 °C, обеспечение минимальной длины проводящего тракта между камерой и насосом, применение форвакуумного насоса с низким обратным натеком, а также установка титанового подпылевого источника в зоне видимости магниторазрядного насоса. В проектах Ликлаб эти меры включены в стандартные технологические карты, что уменьшает время запуска и стабилизирует быстроту откачки по Ar.
Комплектность и питание
Насосы поставляются с согласованным высоковольтным блоком питания и, для исполняемости «C», с кожухом нагрева. Электрическая часть проходит проверку устойчивости разряда на стенде Ликлаб, после чего оформляется протокол испытаний с указанием достигнутого предельного давления и токов разряда по режимам.