抽真空設備早期使用油擴散泵, 但現在一般使用鈦泵, 它利用了鈦金屬具有很強氣體吸附能力的特性。鈦泵可以分為熱鈦泵和冷鈦泵, 熱泵是靠加熱或電子轟擊使鈦的溫度升高到1200～1500℃,不斷升華并沉積于泵壁內表面, 形成新鮮的活性薄膜, 不斷吸收和掩埋氣體分子而達到抽氣的目的, 也叫鈦升華泵。冷鈦泵不需要加熱發射電子, 是一種表面吸附型濺射離子泵, 以下簡稱鈦泵, 其基本原理是泵內電子在正交電磁場的作用下, 沿陽極軸作螺旋運動。當氣體分子與高速旋轉的電子碰撞時, 氣體分子產生電離, 離子在電場的作用下轟擊陰極鈦板, 使鈦強烈濺射到陽極內表面, 管殼內表面形成新鮮鈦膜, 把氣體分子吸附或掩埋而達到抽氣的目的。加速器中常用的是鈦濺射離子泵,下面簡單介紹鈦泵的結構和維護。

1、鈦泵的結構

        鈦泵有兩種結構: 二極泵和三極泵如圖1所示。圖1(a)是二極鈦泵, 它用永久磁鐵產生強度為0.1～0.3 特斯拉的軸向磁場,陽極由許多厚0.1～0.3mm、直徑12～40mm 的不銹鋼薄壁圓筒組成,陽極兩端為1～3mm 厚鈦陰極, 兩極之間加上3～7kV 電壓, 產生強電場。電場將兩個陰極間的電子拉向陽極, 在向陽極中心線運動時,速度越來越快,穿過中心線后,受到另一邊陰極的斥力作用, 開始減速運動, 快到陰極時,速度變為零而反轉。電子多次重復上述運動,經過很長時間后才落到陽極上。軸向磁場使電子作圓周運動, 阻止電子直接快速飛向陽極。電磁場總的作用效果使電子以螺旋線運動的形式貼近陽極, 在陽極周圍形成一層電子云, 增加電子與殘余氣體碰撞產生電離的機會。電子在真空中從某次與殘余氣體碰撞到下次碰撞之間所經過的平均路程稱為平均自由路程。在10 - 6乇真空時平均自由路程約為285 米。而在鈦泵中平均自由路程大大縮短了。圖1 (b) 是三極鈦泵,它是在二極鈦泵陰極前面增加了泵壁, 形成第三個電極,泵壁與陽極等電位, 離子濺射鈦原子到泵壁上, 這種斜射比二極泵濺射出更多的鈦原子。

圖1 鈦泵的結構