濺射離子泵性能測(cè)試方法

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了濺射離子泵（以下簡(jiǎn)稱(chēng)離子泵）性能測(cè)試方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于抽速大于10L/s的濺射離子泵。

　　
　  (l)術(shù)語(yǔ)、符號(hào)

　　
　　①抽氣速率  本標(biāo)準(zhǔn)定義的離子泵的抽速是把按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)程序，在規(guī)定的抽速測(cè)試罩上指定位置測(cè)得的壓力，代入指定公式的計(jì)算結(jié)果。

　  ②極限壓力  本標(biāo)準(zhǔn)定義的離子泵的極限壓力是按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法測(cè)得的穩(wěn)定z*低壓力。

　　③測(cè)試罩  是一個(gè)具有指定形狀和尺寸的容器，其上的指定位置裝有真空計(jì)。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了極限壓力測(cè)試罩和抽速測(cè)試罩。

　　
      (2)測(cè)試條件
     
    ①測(cè)試氣體：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以干燥空氣為測(cè)試氣體。

      ②壓力測(cè)試儀器：使用熱陰極電離真空計(jì)，發(fā)射電流在1mA～10mA范圍內(nèi)；壓力以等效氮壓表示，測(cè)量范圍為4×10-2Pa～1×10-8Pa。電離計(jì)的校準(zhǔn)曲線讀數(shù)誤差不得大于±10%。離子泵磁鋼雜散磁場(chǎng)對(duì)電離計(jì)靈敏度的影響不超過(guò)±3%。

(3)極限壓力測(cè)量

①測(cè)量極限壓力測(cè)試罩  極限壓力測(cè)試罩結(jié)構(gòu)尺寸如圖5-22所示。測(cè)試罩內(nèi)徑為D，高度為3D/2。對(duì)于離子泵人口連接法蘭內(nèi)徑≥100mm，測(cè)試罩內(nèi)徑D等于離子泵人口直徑，泵口直徑小于100mm，其測(cè)試罩內(nèi)徑D一律為100mm。測(cè)試罩材料，應(yīng)能承受400℃真空烘烤。罩上的兩個(gè)聯(lián)管，一個(gè)接電離真空計(jì)（帶有直角的聯(lián)管），另一個(gè)經(jīng)過(guò)可烘烤截止閥接帶有捕集器的粗抽泵。

②極限壓力測(cè)量程序  第一步再生烘烤。啟動(dòng)粗抽泵對(duì)離子泵和測(cè)試罩預(yù)抽，同時(shí)接通烘烤電源，對(duì)離子泵和測(cè)試罩進(jìn)行4h烘烤去氣，烘烤溫度300℃（或采用廠家推薦的烘烤溫度）。預(yù)去氣結(jié)束后，啟動(dòng)離子泵，關(guān)閉粗抽閥和粗抽泵，在離了泵工作的條件下繼續(xù)烘烤10h。烘烤中如果罩內(nèi)壓力超過(guò)5×10-2Pa，需切斷烘烤加熱電源，暫停烘烤，待壓力降到l×10-3Pa以下時(shí)再重開(kāi)加熱器。第二步測(cè)定離子泵極限壓力。停止烘烤讓泵和測(cè)試罩冷到室溫（或15℃～25℃），離子泵繼續(xù)抽氣48h，此期間應(yīng)反復(fù)對(duì)電離計(jì)進(jìn)行電子轟擊去氣，z*后一次去氣應(yīng)在結(jié)束測(cè)量前5h進(jìn)行，如果壓力無(wú)顯著變化，此時(shí)測(cè)得的壓力值就作為離子泵的極限壓力。

(4)抽速測(cè)量

①測(cè)量抽速測(cè)試罩。抽速測(cè)試罩的結(jié)構(gòu)尺寸如圖5-23所示。測(cè)試罩內(nèi)徑D的取值和極取限壓力測(cè)試罩相同。高度3D，在3D/2高度處裝有一與罩壁緊接的薄金屬板，中心有直徑為d的小孔O，小孔邊緣厚度應(yīng)不大于0.5mm。對(duì)于泵入口內(nèi)徑D在100mm及以上的離子泵，小孔d的值應(yīng)在0.05D～O.1D之間選取。對(duì)于入口直徑小于100mm的離子泵，d值要根據(jù)離子泵估算的抽速值選取，選取的d值應(yīng)使抽速測(cè)量中罩內(nèi)上、下兩室的壓力比值(Py/Px)在5～100范圍內(nèi)。測(cè)試罩的上室Y具有兩個(gè)垂直罩壁向外伸出的圓管，其軸線在薄孔板上方D/2處。其中之一向上彎成直角以便安裝電離計(jì)。另一圓管安裝進(jìn)氣管，進(jìn)氣管沿罩軸線向上彎成直角，其端部為出氣口，距罩頂D/2，進(jìn)氣管入口端聯(lián)接一只可烘烤控制閥。

測(cè)試罩的下室X具有三個(gè)垂直罩壁向外伸出的圓管，其軸線在罩底部法蘭面上方D/2處，其一經(jīng)過(guò)可烘烤截止閥聯(lián)接粗抽泵，其二向上彎成直角以便安裝電離計(jì)，其三備用。

②抽速測(cè)量程序：

第一步：將抽速測(cè)試罩裝在離子泵上，進(jìn)行與測(cè)量極限壓力相同的烘烤程序。

第二步：停止烘烤后離子泵繼續(xù)抽氣，待離子泵與測(cè)試罩冷到室溫(15℃～25℃)后，緩慢調(diào)節(jié)上室進(jìn)氣控制閥放人干燥空氣，使下室壓力Px穩(wěn)定在1×10-3Pa，在此氣量下抽氣100min，用以穩(wěn)定離子泵抽氣性能。

第三步：關(guān)閉進(jìn)氣閥，讓離子泵繼續(xù)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，直至下室Px穩(wěn)定在某一壓力值不再降低時(shí)，可將這一壓力值視為系統(tǒng)的本底壓力Pxmin。

第四步：開(kāi)啟放氣閥放入干燥空氣。在1x10-6Pa～1.5×10-3Pa(下室Px值)之間由低到高逐步增加氣量選取測(cè)量點(diǎn)測(cè)量泵的抽速。每個(gè)數(shù)量級(jí)至少選取兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)上的Py、Px值至少應(yīng)觀察30min，要求壓力穩(wěn)定度為每小時(shí)變化不超過(guò)±5%。

接近本底壓力的第一個(gè)選取點(diǎn)Px的壓力值應(yīng)不小于5倍的本底壓力值，即>5Pxmin，此值和低壓上限1×10-6Pa相比，選其中z*大者作為第一個(gè)取點(diǎn)值。

為了保證從上室經(jīng)小孔進(jìn)入下室的氣體為分子流，測(cè)試過(guò)程中選取壓力變化的z*高取值，要求上室壓力值Py不能大于Pymax。上室允許的z*高壓力Pymax由下式給出

　


    式中  d——圖5-23中隔離板小孔直徑。

將上室壓力Pymax相對(duì)應(yīng)的下室Px與高壓限15×10-3Pa相比，取其中的較小者作為z*高壓力端的z*后一個(gè)取值點(diǎn)。

上述規(guī)定的Px值范圍內(nèi)各取點(diǎn)測(cè)得的Py、Px穩(wěn)定值代人下式計(jì)算抽速

　　


    式中  C——小孔的流導(dǎo)，推薦下面公式計(jì)算C值

上述諸式中：

d——小孔直徑[mm]；

h——小孔邊緣處板厚[mm]；

S——離子泵抽速[L/s]；

C——小孔分子流流導(dǎo)[ L/s]。

按上述程序測(cè)得抽速亦稱(chēng)飽和抽速。

③檢查再生烘烤程序的重復(fù)性。測(cè)完抽速之后，重復(fù)再生烘烤程序，并測(cè)量極限壓力（以Px值為準(zhǔn)），此壓力不應(yīng)大于以前測(cè)得極限壓力值的3倍。

再重復(fù)上述抽速測(cè)量全部程序，至少應(yīng)對(duì)前次測(cè)量點(diǎn)總數(shù)的1/3進(jìn)行復(fù)測(cè)。

本測(cè)試項(xiàng)目是為了驗(yàn)證本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的再生烘烤程序能夠使離子泵的穩(wěn)定性能重復(fù)出現(xiàn)。