安捷伦瓦里安 VacIon Plus 55 StarCell 离子泵，抽速 50 l/s，已安装磁铁，配备 4.5 英寸 Conflat/CF 进气口。
安捷伦瓦里安零件编号 9191340。 Agilent Varian VacIon Plus 系列离子泵因其在产生超高真空 (UHV) 方面的高性能、清洁度、泵送不同气体的能力、长使用寿命、读取真空压力的能力以及免维护和无振动操作而成为顶级产品。我们在此提供带有 4.5 英寸 conflat 进气法兰的 Agilent Varian VacIon Plus 55 StarCell 离子泵（不包括 120 VAC 加热器）。VacIon Plus 55 StarCell 的极限压力低于 10 -11 Torr，最高烘烤温度高达 350 摄氏度，抽气速度为 50 l/s。Agilent Varian VacIon Plus 55 StarCell 离子泵的完整技术数据和应用手册可从下方以 PDF 格式下载。这款安装了磁铁的 Agilent Varian VacIon Plus 55 StarCell 离子泵的 Agilent Varian 部件编号为 9191430。
| 真空泵通常以维持其内部气体密度低于其所抽环境中的气体密度为基础运行。由于分子流条件下分子的随机运动，这会导致净气体迁移到泵中。一旦进入泵中，很少有气体逃逸，它们要么被取代，要么被捕获，具体取决于泵的类型。离子泵不是真正将气体分子移动到大气中的排量泵，而是捕获并储存它们。因此，在某个时间点，必须对泵进行修复或更换。这通常仅在使用多年后才需要。
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溅射离子泵（或离子吸气泵）的通用名称源于某些气体分子发生电离并导致溅射剂溅射。这种材料与活性气体发生化学反应，形成稳定的化合物，沉积在泵的内壁上。吸气剂（通常为钛）由该材料的板或电极提供，该材料又被在高压影响下形成的气体离子溅射和侵蚀。这些电势通常在 3,000 至 7,000 VDC 范围内。外部永久磁路产生磁场，通常范围为 800 至 2,000 G，平行于阳极单元轴。阳极单元结构的功能是包含受磁场约束的高能电子“云”。大多数电离装置以相同的方式运行。发生碰撞时，气体分子会受到高能电子的轰击。一个分子可能会失去一个或多个自身的电子，从而变成带正电的离子。在强电场的作用下，离子加速进入钛阴极。这种碰撞的力量足以使原子从阴极喷射出来并“溅射”到泵的相邻壁上。新溅射的钛非常活泼，会与活性气体发生化学反应。生成的化合物会积聚在泵元件和泵壁的表面上。活性气体包括氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳和水等，而惰性气体则包括不活泼的氦、氖、氩、氪和氙等。后者通过“离子埋藏”来泵送（离子埋藏是用溅射的吸气原子“覆盖”惰性气体原子的过程）。
使用离子泵读取压力的能力是由于泵电流与工作压力成正比。极低压力下压力读数的可靠性受到漏电流的限制，而场发射的漏电流在很大程度上取决于施加到泵上的电压。双控制器专为与任何 VacIon Plus 泵配合使用而设计，具有根据工作压力调整电压的独特能力。通过这样做，漏电流在低压下最小化，提供低至 10 -10 mbar 范围的可靠压力读数。
VacIon Plus 系列
离子泵通常用于产生超高真空 (UHV)，因为它们清洁、能够抽吸不同气体，并且无需维护和无振动。使用寿命长和能够读取压力是离子泵的其他重要特性。VacIon Plus 系列旨在增强所有这些特性，从而为任何离子泵送需求提供最先进、最有价值的解决方案。
一般而言，所有离子泵都可以在一定程度上抽吸所有气体。为了获得最佳性能和基准压力，已经开发出不同类型的离子泵，它们在不同压力范围和不同气体下具有最佳性能。安捷伦瓦里安的 VacIon Plus 是一个完整的产品系列，提供三种不同元件供您选择：二极管、Noble 二极管和 StarCell。无论何种应用，都有一款为其设计的 VacIon Plus 泵。
二极管 VacIon Plus
对于氧气 (O 2 )、氮气 (N 2 )、二氧化碳 (CO 2 )、一氧化碳 (CO) 以及任何其他可聚集气体，二极管版 VacIon Plus 泵的抽气速度是所有离子泵中最高的。它对氢气 (H 2 ) 也具有最高的抽气速度和抽气能力。其简单的机械结构可在极低压力下提供可靠的电流/压力读数，并可实现绝对无振动的操作。其几何和电气配置使其可用于电子探测器或类似设备附近。因此，二极管 VacIon Plus 泵被广泛而成功地用于通用 UHV 系统、电子器件抽空以及最灵敏的电子显微镜中。但是，在需要抽吸氩气 (Ar)、氦气 (He) 和甲烷 (CH 4 ) 等惰性气体的应用场合中，不建议使用二极管。
Noble 二极管 VacIon Plus
Noble Diode VacIon Plus 元件是二极管元件的一个版本，其中用钽阴极代替钛阴极。这种替代允许在泵送惰性气体（主要是氩气和氦气）时实现更高的泵送速度和稳定性。该元件在其他方面与 Diode VacIon Plus 相同。Noble Diode VacIon Plus 泵可用于任何泵送惰性气体是重要特性的应用。与二极管配置一样，Noble Diode 在极低压力下对所有气体保持恒定的泵送速度。但是，H 2和可聚集气体的泵送速度低于相应的 Diode 泵。Noble Diode VacIon Plus 通常用于 UHV 应用，其中需要泵送混合气体，并且压力非常恒定（即没有突然的气体爆发或系统性的高压循环）。即使在极低压力下，其对几乎所有气体都具有恒定速度的特性，使其成为单独使用离子泵获得 UHV 压力的理想选择。这种情况通常出现在粒子加速器或同步加速器环中，以及表面分析应用中。当应用需要循环至更高压力、抽取大量 H 2或离子泵与其他 UHV 泵（如钛升华泵或非蒸发性吸气剂）结合使用时，建议使用其他 VacIon Plus 版本。
StarCell VacIon Plus
StarCell VacIon Plus 元件是三极管配置的最新变体。其专利设计使该离子泵成为唯一能够处理大量惰性气体（优于惰性二极管）和氢气（与二极管相当）的泵。此外，该泵为甲烷、氩气和氦气提供最高的速度和容量。它对所有不同气体的总容量很高，加上在相对较高压力下具有非常好的速度性能，使 StarCell VacIon Plus 成为需要在 10 -8 mbar 或更高压力下持续运行的应用的理想选择。这通常包括电子显微镜和质谱仪。
StarCell 对氩气、氦气和甲烷具有较高的抽气速度（在任何压力下，其抽气速度是所有离子泵中最高的），这使得 StarCell 成为任何将离子泵与钛升华泵 (TSP) 或非蒸发性吸气剂 (NEG) 泵结合使用的应用的标准，在这些应用中，其抽气性能得到了增强。由于这些组合的特性经过优化，StarCell VacIon Plus 和 TSP/NEG 泵的组合已获得最低可达到的压力。大多数现有的粒子加速器和同步加速器源、光束线、传输线和类似设备都已使用并正在成功使用这些组合来获得所有气体种类的最大速度。
| 抽气速度
用来表示泵从给定体积中去除分子的能力的最常见参数是抽速。它通常以升/秒为单位测量，表示每单位时间去除的气体体积（在给定压力下）。在离子泵中，净抽气效应来自不同现象的总和： |
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• 通过离子轰击阴极材料溅射而产生吸气膜的抽气作用。
• 由于离子注入和扩散到阴极而产生的泵送作用。
• 阳极和泵壁上的气体埋藏。
• 由于阴极加热和侵蚀，气体从阴极重新排放。
寿命
当离子泵是新的或已经再生（例如通过烘烤）时，阴极的表面层是干净的，从中重新发射的气体可以忽略不计。在这种情况下，离子泵被称为“不饱和”的，泵送效果既归因于聚集效应，也归因于离子注入和扩散。随着注入阴极的气体分子数量的增加，由于离子轰击而重新发射的气体分子数量也会增加。因此，净泵送速度会降低，直到达到离子注入和气体重新发射之间的平衡状态。在这种情况下，离子泵是“饱和”的，净泵送速度仅归因于从阴极溅射的材料的吸气作用，约为不饱和泵泵送速度的一半。由于饱和效应取决于注入阴极的气体分子数量，因此使离子泵饱和所需的时间与泵运行的压力成反比。因此，压力越低，泵饱和的时间越长。
在采用适当烘烤程序（以及随之而来的泵再生）的离子泵 UHV 系统中，压力可能达到 10 -11 mbar 范围。在此压力下，离子泵将在饱和之前以较高的（非饱和）抽速值工作几年。
活性气体 (N 2 、0 2 、CO、CO 2 ...)
这些气体的一个特点是它们能够轻易与大多数金属发生反应，形成稳定的化合物。在离子泵中，这些活性气体分子与阴极材料溅射产生的新鲜钛膜发生反应。这些活性气体分子不会在阴极深处扩散。由于这些分子被困在阴极表面而重新发射，饱和效应非常强烈。Diode 和 Noble Diode 元件在低压下表现出更高的抽气速度，而 StarCell 元件在高压下表现更好。
氢
氢气是一种活性气体，但是由于其质量非常小，溅射速率非常低。尽管如此，H 2的抽速非常高，因为它会快速扩散到阴极，而几乎不会再产生辐射。抽 H 2时，离子泵始终在非饱和状态下工作。因此，H 2的标称速度大约是氮气相应速度的两倍。此外，如果存在一些较重气体的痕迹，则增加的溅射速率会产生更高的氢气抽速。Diode 元件比 Noble Diode 具有更高的抽速，因为 H 2在钽阴极中的溶解度低于在钛阴极中的溶解度。StarCell 元件兼具高压下的良好性能和增强的 H 2容量。
稀有气体（He、Ne、Ar、Kr 和 Xe）
惰性气体通过埋入钛中来泵送。惰性气体离子可以被中和并从阴极散射而不会损失其能量。这些中性原子保持足够的能量以植入或粘附在阳极和泵壁上，它们将被溅射的钛埋入，从而永久地被泵送。在二极管配置中，中和和背向散射的概率非常小，因此惰性气体的泵送速度仅为 N 2泵送速度的一小部分。此外，当在相对较高的氩气分压（即高于 10 -8 mbar）下操作时，由于临时植入的氩气重新发射到阴极，会观察到压力突然爆发。发生这种情况后，二极管泵将无法泵送更多的氩气，直到其源停止。这种现象称为“氩气不稳定性”。
在 Noble Diode 元件中，一个钛阴极被一个钽阴极取代。钽的高核质量增加了背向散射概率，从而增加了惰性气体的抽气速度。使用 StarCell 元件典型的开放式阴极结构可以获得惰性气体抽气速度方面的最佳结果。在这些配置中，平面阴极结构已被允许与离子发生擦撞的结构取代。这些离子被中和，然后以比平面阴极情况高得多的概率向前散射到泵壁或阳极。结果是惰性气体的抽气速度高达 N 2的 60%。此外，由于独特的设计可以最佳地利用所有可用的钛，StarCell 泵的使用寿命比所有其他泵长约 50%。
甲烷
尽管甲烷不是惰性气体，但它不会与任何吸气材料发生反应。它总是以某种程度存在于超高真空系统中，是真空系统壁中氢和碳的反应产物。甲烷在电子加速器中是一个特殊问题，它是光束衰减的主要原因。由于离子泵中的彭宁放电，甲烷分子（以及其他碳氢化合物分子）会裂解并转化为较小的“吸气”化合物（C、CH 3 、... H）。结果是甲烷和轻质碳氢化合物的抽速始终高于 N 2的速度。
| 清洁度
为了在任何系统中达到极低的压力（即 10 -11 mbar），必须将腔体和泵的排气量降至最低。如果清洁不当，离子泵本身可能成为 UHV 的气体来源。为了确保清洁度，VacIon Plus 泵在工厂中经过高温超净真空处理，彻底排出泵体和所有内部组件的气体。由于阴极受到持续轰击，离子泵元件的清洁度更为关键。滞留在阴极表面或本体中的任何气体最终都会被释放。 |
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离子泵排气
离子泵排气系统是泵体的热处理过程，完全由计算机控制，能够自动对所达到的泵规格进行最终测试。泵的烘烤是在氮气控制的气氛中进行的，以保护外部泵体免受氧化。
该系统基于通过控制离子泵内部表面的固有排气来对离子泵内部表面进行热排气的原理。因此，压力而非时间是整个过程的驱动因素。烘烤时间取决于泵组件的内部清洁情况，这样，所有泵的最终排气率和基准压力都将相同。
在热处理结束时，一旦达到室温，就进行 RGA。放置在真空系统上的气体分析仪提供泵脱气的不同气体的光谱。如果 H 2和通常在烘烤良好的真空系统中存在的其他峰值超过可接受水平，则再次烘烤泵。否则，将其夹断并监测其基准压力。基准压力通过离子电流读数进行评估。电流下降由计算机监控，只有在达到基准电流后，泵才准备发货。
使用寿命长
所有 VacIon Plus 泵在 1x10 -6 mbar 压力下的额定寿命都超过数千小时（二极管泵为 50,000 小时，StarCell 为 80,000 小时）。对于许多离子泵，由于绝缘体金属化或泵送元件变形，可能需要在额定寿命之前进行维护。所有 VacIon Plus 元件的设计都旨在最大限度地减少阴极变形（即使在反复烘烤和高压启动后），并且通过使用双凹口设计和盖罩保护绝缘体免受溅射钛的影响。
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