安捷倫科技發(fā)布了全新的CombiNEG 吸氣劑復(fù)合型離子泵。該泵大大增強(qiáng)了超高真空時離子泵的抽氣能力，也彌補(bǔ)了NEG吸氣劑泵無法抽除惰性氣體的缺陷，為超高真空、極高真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了新的選擇。

安捷倫真空（原瓦里安真空）是離子泵的發(fā)明者，賽斯是NEG吸氣劑泵的始創(chuàng)者，CombiNEG結(jié)合了兩家公司各自最尖端的技術(shù)成果：安捷倫科技（Agilent Technologies）獨(dú)特的 StarCell 惰性氣體離子泵和賽斯 (Saes Groups)的燒結(jié)型非蒸散型吸氣劑（NEG）。

CombiNEG目前發(fā)布了三個型號：CombiNEG 40 – 400，CombiNEG 150 – 1000，CombiNEG 150 – 2000。CombiNEG 40 – 400復(fù)合了StarCell 40 l/s離子泵和400 升/秒（標(biāo)稱對氫氣抽速）NEG 吸氣劑泵（CapaciTorr D400-2)，而 CombiNEG 150 – 1000和 CombiNEG 150 – 2000 則由 StarCell 150 升/秒離子泵分別復(fù)合了1000 升/秒 和2000升/秒的NEG吸氣劑泵(CapaciTorr D1000 和 CapaciTorr D2000 )。

原理、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

一般的離子泵只對活性氣體有抽速，StarCell 的專利設(shè)計(jì)使其對惰性氣體有很大的抽速（大于同規(guī)格的 Noble Diode 惰性氣體二極泵）。該泵可以以最高速度和最大容量處理氬氣和氦氣等惰性氣體，以及甲烷等（普通離子泵、吸氣劑泵、鈦升華泵等對甲烷都幾乎沒有抽速）。這些特性使 StarCell 離子泵成為抽除惰性氣體的最佳選擇。

非蒸散型吸氣劑技術(shù)（NEG）是 SAES 集團(tuán)于上世紀(jì)七十年代開發(fā)的。非蒸散型吸氣劑對氫氣、水蒸氣、氮?dú)?、氧氣等活性氣體有很大的抽速，而對惰性氣體和甲烷等沒有抽速，所以腔體內(nèi)殘余的惰性氣體始終無法被抽除；另外，腔體內(nèi)表面殘留的碳?xì)浠衔镆蚝婵?、放電等會產(chǎn)生甲烷，甲烷是電子加速器光束衰減的主要原因。因此，吸氣劑泵通常與濺射離子泵、渦輪分子泵或者低溫泵等其他真空泵結(jié)合使用，以改善系統(tǒng)的極限真空或者減少抽氣時間。

CombiNEG 系列將 NEG 吸氣劑泵芯集成到離子泵內(nèi)部，兩個泵共用一個抽氣口對腔體抽氣，使其結(jié)構(gòu)很緊湊，安裝使用也更簡單。吸氣劑泵的位置經(jīng)過優(yōu)化以保持內(nèi)部流導(dǎo)最大化，并且增加了光學(xué)屏蔽擋板，可以避免由離子泵濺射的鈦附著在吸氣劑泵芯上。其開啟工作時可將前級泵隔離封閉抽氣，可靠性高，所需電流極小，對環(huán)境磁場的影響也很小，并且無油無振動，非常適合粒子加速器、表面科學(xué)儀器和設(shè)備等需要超高真空、極高真空的系統(tǒng)。

CombiNEG 的抽速

對活性氣體

CombiNEG 對活性氣體的抽速主要來自于吸氣劑泵。吸氣劑泵的抽速僅取決于剩余吸氣容量，與壓力無關(guān)。由于流導(dǎo)的影響，不同的安裝方式抽速會不同，復(fù)合在 CombiNEG 泵上時，其實(shí)際抽速介于下圖中 nude 和 with body 之間。

對惰性氣體

由于NEG 吸氣劑泵對惰性氣體沒有抽速，Combi NEG對惰性氣體的抽速與單獨(dú)的Starcell抽氣單元的標(biāo)準(zhǔn)離子泵相同。
CombiNEG 40-400對氬氣的抽速：

CombiNEG 150-1000 和 CombiNEG 150-2000 對氬氣的抽速：

CombiNEG 的激活

NEG吸氣劑泵初次使用時需要在一定的真空度下通過對吸氣劑材料加熱到適度的溫度（400-500°C）一段時間（約60分鐘）來進(jìn)行激活（activate/活化/再生），激活完成后它們就可以持續(xù)抽氣（無需再供電），直至抽氣容量耗盡（飽和）或者破大氣。在飽和或破大氣之后可以重新激活吸氣劑泵以再次使用。

使用多久需要激活一次？

每個吸氣劑泵都有一個吸氣容量的參數(shù)（Sorption Capacity）。比如，CombiNEG 40-400，CombiNEG 150-1000和CombiNEG 150-2000中的吸氣劑泵對氫氣的吸氣容量分別為450，1360和2250 Torr*l。

當(dāng)吸氣劑泵吸收的該種氣體的總量接近其吸氣容量時，對該氣體的抽速就會明顯下降，這時，就需要對吸氣劑泵進(jìn)行激活。吸氣容量耗盡所需要的時間跟壓力成反比，一般地，當(dāng)壓力在1E-10mbar 以下時，CombiNEG 里的吸氣劑泵可以連續(xù)抽氣數(shù)年而不需要做任何激活，此時激活的頻率完全取決于腔體破真空的次數(shù)；當(dāng)壓力在1E-9mbar 量級時，根據(jù)氣體的成分不同，每年可能需要激活1到3次；當(dāng)壓力在1E-8mbar 量級時，每隔10-40天需要激活1次。

可以反復(fù)激活多少次？

CombiNEG 里的吸氣劑泵總壽命為100次以上。在前30-40次破大氣或飽和-激活后，抽速變化不大，30-40次之后，每次放氣-激活后，抽速會略微降低（約1％）。

控制和使用

CombiNEG的離子泵單元和吸氣劑泵單元互相獨(dú)立工作。離子泵單元可以使用安捷倫 4UHV 離子泵控制器或者最先進(jìn)的 IPC Mini 離子泵控制器進(jìn)行操作，而NEG吸氣劑泵采用專用的Saes控制單元（通過安捷倫采購）來進(jìn)行激活。

安捷倫StarCell離子泵最高可在5E-2mbar 時啟動，不過由于離子泵啟動時突然的放電及溫度升高會帶來大量的放氣，使得系統(tǒng)的壓力突然升高，所以一般在系統(tǒng)壓力降至5E-6mbar 時啟動離子泵。吸氣劑泵激活時的壓力一般也選在1E-6或1E-7mbar 量級，吸氣劑泵激活時的高溫也會造成大量的放氣，使得壓力急劇升高。為了減小吸氣劑泵激活時系統(tǒng)壓力的波動，可以在激活前進(jìn)行一次“Conditioning”預(yù)加熱，采用200度左右的溫度加熱一個小時或更長，然后再進(jìn)行激活。

吸氣劑復(fù)合型離子泵 VS 鈦升華泵復(fù)合型離子泵

除吸氣劑復(fù)合型離子泵之外，安捷倫還提供鈦升華泵復(fù)合型離子泵，兩者都可以大大提高離子泵對活性氣體的抽速，主要區(qū)別是吸氣劑復(fù)合型離子泵在高真空下具有更大的吸氣容量，同時尺寸更緊湊，適合長期（半年以上）保持高真空的應(yīng)用；而鈦升華泵復(fù)合型離子泵破大氣后不會影響泵的壽命，更適合需要經(jīng)常破大氣（平均每3個月或更短時間破1次）的應(yīng)用。

 

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