10.8. Получение вакуума и избыточного давления. Часть 3

барий превращается в оксид ВаО и нитрид Ba3N2, а с парами

воды дает смесь гидрида ВаН2 и оксида ВаО.

Ионизацию газа проводят сильным электрическим разрядом,который одновременно и распыляет геттер.

Частички геттера, связавшие ионизированные молекулы газа, направляются к поверхности корпуса насоса при помощи электрического поля.

В одной из разновидностей ионно-геггерного насоса (рис. 263,6) вольфрамовый стержень 6 является анодом, а два стержня 5 служат катодами и оканчиваются нитями накаливания, Разность потенциалов между катодом и анодом составляет около 5 кВ при силе тока 25 мА. На аноде укреплен геттер 4 в виде титановых пластинок. Нити накаливания катодов являются источником электронов, ионизирующих молекулы газа. Вокруг анода расположен сетчатый титановый цилиндр (на рисунке не показан), соединенный с катодом. Ионы, проходя сетку, ускоряются в направлении корпуса 2 насоса, служащего их коллектором. Корпус насоса снабжен охлаждающей рубашкой 3 с проточной водой. Входной патрубок 1 присоединяют к сорбционному насосу, а патрубок 7 - к вакуумируемому сосуду.

Наиболее популярными среди ионно-геттерных насосов являются магнитные электроразрядные насосы, называемые "ячейками Пеннинга " (рис. 263,а).

Пластины катода 2 изготовлены из титана. Между ними расположен цилиндрический анод 7; его ось перпендикулярна плоскости, катода. Между анодом и катодом создают разность потенциалов порядка 3 кВ. Вдоль оси анода поддерживают магнитное поле 3 с индукцией около 0,1 Тл. Электроны в таком электромагнитном поле обладают высокой ионизирующей способностью, что вызывает образование электрического тлеющего разряда, сохраняющегося вплоть до давления 10-7 торр, или 10-4 па.

В результате бомбардировки катода ионизированными молекулами газа титан распыляется, захватывает ионизированные молекулы газа и покрывает тончайшим слоем стенки насоса и цилиндрического анода. Ионы внедряются в поверхность напыленного металла и замуровываются вновь образующимися слоями пленки титана.

Однако в таком насосе скорость откачки инертных газов, особенно аргона, мала и составляет всего 1% от скорости удаляемого азота.

Ионно-геттерные насосы применяют только для создания сверхвысокого вакуума. Они работают лишь, когда перед ними уже создан вакуум порядка 1 Па (0,01 торр).

В обычных химических исследованиях используют высоковакуумные установки, схема одной из которых приведена на рис. 264.

Масляный ротационный насос 2 создает перед диффузионным жидкостным насосом 7 необходимое для его работы разрежение. Насос 2 связан с насосом 7 через ловушку 3 и кран 6.

Насос 7 соединен с вакуумируемым сосудом 11 через кран 10 и охлаждаемую ловушку 9. Таким образом диффузионный насос 7 можно легко отключить от сосуда 11. Насос 2 посредством обходной линии и крана 13 может быть, непосредственно связан с сосудом 11. Вакуумметр 4 при закрытых кранах 5, 6 и 13 позволяет определить остаточное давление, создаваемое насосом 2.

Рис. 264. Схема высоковакуумной установки

Кран 5 служит для впуска воздуха после выключения установки. Вакуумметр 12 измеряет давление в сосуде 11, а вакуумметр 8 - давление, создаваемое диффузионным насосом 7. Ловушки 3 и 7 необходимы для поглощения мельчайших капель масла насоса 2.

Прежде чем включать нагреватель насоса 7, пускают водяное охлаждение. Поток воды должен быть таким, чтобы температура воды на выходе не превышала 20 oC. Затем приводят в действие форвакуумный насос 2. После достижения требуемого вакуума включают нагреватель насоса 7.

При выключении диффузионного насоса первым отключают его нагрев и закрывают краны 6 и 10. Дают насосу остыть до 50 °С. Затем выключают насос 2 и впускают в него воздух, открыв кран 5. Только после этого впускают в насос 7 воздух, открыв кран 6. Последним отключают водяное охлаждение Диффузионного насоса.

Поршневые и мембранные насосы применяют для получения избыточного давления. У поршневого насоса с шариковыми клапанами б (рис. 265,а) внутренний диаметр стеклянного цилиндра 2 составляет 8 мм, а внутренний диаметр соленоида 3 - примерно 14 мм при длине 120 мм. В цилиндре 2 перемещается стеклянный поршень 5 с железным сердечником 4, втягиваемым соленоидом. Цилиндр 2 охлаждается при помощи водяной рубашки

Охлаждение необходимо, поскольку соленоид испытывает Рачительную нагрузку и нагревается. Ход поршня 5 равен 30 мм. Его движение происходит благодаря периодическому пересечению тока в соленоиде автоматическим переключателем. Верхнюю трубку цилиндра 2 присоединяют к сосуду, в котором надо создать избыточное давление, а нижнюю трубку - к источнику газа или оставляют свободной для засасывания воздуха. Насос создает давление 30 - 40 торр (до 400 Па) при производительности 15 л/ч.

Поршневой насос с фторопластовой пружиной 6 (рис. 265,6) применяют для обеспечения постоянной циркуляции газа в той или иной лабораторной установке. Он состоит из стеклянной трубки 7, откалиброванной по внутреннему диаметру, и стеклянного поршня 2, внутрь которого вставлен железный сердечник 4. Наружную поверхность поршня шлифуют и полируют. Зазор между полированными поверхностями трубки 7 и поршня 2 должен составлять не более 0,05 мм. Верх поршня снабжен поролоновым или асбестовым конусом 3 для смягчения ударов поршня в верхнюю часть трубки 7. Движение поршня осуществляют посредством соленоида 5.

Устанавливают насос строго вертикально и закрепляют в специальном штативе. Для того чтобы газ циркулировал в одном направлении, применяют систему стеклянных клапанов , которые на рисунке не показаны. Фторопластовая пружина 6 смягчает удар поршня о дно сосуда 7.

Мембранный насос (рис. 265,в) может создать давление 380 торр, или 50 кПа, при производительности 2 л/мин и 600 об/мин кривошипа 7.

Резиновая мембрана 3 прикреплена в центре к поршню А который приводится в возвратно-поступательное движение кривошипом 7 с тягой, ввинченной в поршень. Всасывающий клапан 4 представляет собой резиновый кружок, прикрепленный к корпусу насоса винтом 7. Газ, поступающий через трубку 6 приподнимает клапан 4 и проникает в пространство под мембраной.

Этот клапан препятствует обратному выходу газа, поскольку при движении мембраны вниз прижимается к краям выходных отверстий трубки 6.

Выхлопной клапан трубки 5 - кружок из резиновой пленки, закрывающий внутренней стороной отверстие этой трубки. Этот клапан выпускает газ из пространства под мембраной, но препятствует его обратному про-

При вращении кривошипа 1 поршень 2 то поднимает, то опускает мембрану 3, при этом газ всасывается по трубке 6 и выдавливается через трубку J. Диаметр мембраны 50 - 70 мм, а ее ход 1 - 3 мм.

 

Другие части:

10.8. Получение вакуума и избыточного давления. Часть 1

10.8. Получение вакуума и избыточного давления. Часть 2

10.8. Получение вакуума и избыточного давления. Часть 3

 

 

К оглавлению