阳极筒内的气体分子与旋转的电子碰撞后电离成的离子,在电场力的作用下轰击阴极板,溅射出的钛原子沉积在阳极筒内壁和阴极  板上,形成新鲜的抽气钛朋,如图231所示,气体区∠  离子轰击钛板的同时,被覆射在阳极筒上新鲜钛膜吸
附和掩埋在层内  射离子泵的抽气机理与被抽气体的性质有关  抽除活性气体要比抽除惰性气体容易得多。一般被抽m区  气体大多是混合气体,对这种不同成分的混合气体抽  气完全不同于抽除单一气体,此外,已经被溅射离子  图  极溅射  泵吸附掩理的气体还会再解吸出来,后来的离子轰击  离子泵抽气机理  更加重了这种被抽气体的再解吸。因此溅射离子泵的  抽气机理非常复杂。下面就测射离子泵对几种常见气体的抽气机理进行讨论
(1)对活性气体的抽气机理  化学活性气体如氮、氧、一氧化碳、二氧化碳等,主要靠不断沉积的新鲜钍膜  的化学吸附反应,生成稳定的钛的化合物被排除。对氮,除了钛膜的化学吸附之  外,因旋转的电子云存在,使部分氮电离或激发成为亚稳态,从而增加了对氮的抽  速。氮离子轰击钛板产生稳定的氮化钛附在钛板表面,如果没有被其他离子轰击  随后会向钛板内部扩散。若被后来的离子轰击,就会被溅射到阳极筒内壁上。氮化  钛相当稳定,它的热分解温度高达3000℃。氧的抽除与氮相类似,差别在于氧化  钛的分解温度较低,只有1500℃,氧离子的利用率也比氮离子低,对应于外电路  中的一个电子就有一个氮原子被抽走,而对于氧离子则需要对应于外电路两个电子才能抽走一个氧离子  对氢的抽除,既有化学吸附,也有扩散、吸收、溶解作用。当氢分压高于  10-4Pa时,打入钛阴极板的氢离子向钛板内扩散形成固溶体,尤其是氢离子轰击  钛时,有一些会从阴极上取得电子复合为氢原子,这种中性氢原子更容易扩散溶解  于钛材内形成TiH2,这种化学反应是放热反应,TiH2的体积又大于钛,所以抽  除大量的氢时,会引起阴极钛板的龟裂和翘变,因此要加强阴极的散热条件。  抽除纯氢时,有时会出现抽速迅速降低现象,这主要是因为氢的质量小,溅射  的钛原子太少,新鲜钛膜很快被氢饱和,而又得不到足够的沉积钛膜补充,因而抽  速降低。此时,可以充入少量的氩,利用氩溅射率高的特点来维持抽氢时所需新鲜
对水蒸气不是直接被排除,而是水蒸气分子首先被钛还原成为氧和氢,再接上  述的抽气机理被排除,由于水分子的解离而会使泵内的分子数增加,会使泵在启动  时发生困难,例如泵长期暴露在潮湿大气时,泵内吸附大量水气时便会产生这种

现象  碳氢化合物的排除,除吸收电子复合成为中性分子靠凝结抽除外,离子的抽气  有两种机理:分子量小的分子(CH4、NH3等),生成氢化物、氮化物、碳化物  分子量大的分子(油蒸气分子),被离子轰击碳化,以固化物的形式覆盖在阴极表  面,这种固化物既妨碍钛的溅射,又会使维持放电困难。油蒸气主要来源是采用油  封机械泵作为预抽泵,最好采用无油机械泵。用油封机械泵时应加上挡油阱,减少  油蒸气对泵的污染。一旦泵被油蒸气污染,只好采用边通人空气或氧气边运转,或  让泵在大气压下经400℃高温烘烤清除油蒸气的固化物  室温下,泵内存有饱和汞蒸气压(≈10-1Pa)时,二极溅射离子泵不能正  常工作。汞蒸气压低于10-3Pa,泵才能运行,汞原子与钛不会发生直接反应  所以汞原子的抽除只能依靠溅射钛的掩埋作用,其抽速远远低于对活性气体的

抽速
(2)对惰性气体的抽气机理
对惰性气体(Ar、He、Ne、Kr、Xe等)的抽除机理,主要是靠离子掩埋,惰性气体离子轰击钛阴极板时,有下列三种情况(见图2-31)。
①气体离子直接打入阴极内和阳极筒内沉积的钛膜层内,如图231中a点
②斜射的离子切入阴极表层,离子和钛一起被溅射掩埋在阴极边缘B区和阳极筒内,如图2-31中b点;
③离子在空间或阴极板上获得电子而复合成为中性原子(或分子),然后在溅  射区反射到阳极极筒内被后来溅射的钛层掩埋掉,如图2-31中c点。  用示踪原子实验证明,二极溅射离子泵抽除的惰性气体,大部分(70%以上)  掩埋在阴极板边缘环形部分,如图231的B区  氨原子的直径大于氮原子的直径,
极溅射离子泵对氩的抽速比氮小  离子难以入射到阴极深层中去,所以，二极溅射离子泵对氩的抽速比氦小