真空室内表面镀TiZrV抽气层的性能研究(2)

3、实验结果与分析

3.1、膜层测试结果分析

　　图4 和图5 分别为镀膜样品在扫描电镜下的表面和纵剖面照片。

图4 　膜层表面　　图5 　膜层纵剖面

　　可以看到表面吸气层晶粒大小比较均匀,强度较好。膜层厚度为2.5μm ,得出该次镀膜实验的镀膜速率为0.25μm·h - 1 。

　　图6 为膜层在扫描电镜下的成分谱图,而表1给出各元素的成分百分比,可以看出,三种合金材料在膜中的质量百分比接近。Ti 所占的原子百分比最大,Zr 所占的的原子百分比相对较小。

图6 　膜层成分

表1 　膜层成分数值

3.2、镀膜前后的压力分布分析

　　对已测量出的泵口真空度P1 和远端真空度P2使用VAKTRAK软件进行了压力分布曲线拟和,结果见图7 和图8。

图7 　镀膜前系统的压力分布　　图8 　镀膜后压力分布

　　镀膜前泵口压力P1 为8 ×10 ^{- 10} Pa ,远端压力P2 为1.8 ×10 ^{- 9} Pa ,两端压差为1 ×10 ^{- 9} Pa ,系统的压力分布呈抛物线型。在膜层激活后 ,泵口压力P1 为4 ×10 ^{- 10} Pa ,远端压力P2 为3.8 ×10 ^{- 10} Pa ,系统的极限压力降低,且两端压差很小,压力分布基本呈直线型。由此可计算出膜层对H₂ 抽速为0.5L·s ^{- 1}·cm^{- 2} (10 ^{- 9} Pa～10 ^{- 10} Pa 的真空系统中H₂ 含量为90 %左右) 。由于TiZrV 膜层在饱和后不再具有抽气效应,这时需要再次对吸气膜层进行激活,随着激活次数的增多,激活温度也逐渐升高。图9 给出了TiZrV 抽气膜层的激活寿命。从180 ℃到350 ℃的激活温度区域内,该膜层共可以激活50 多次。

图9 　膜层的激活寿命

4、结论

　　采用直流磁控溅射反应法在真空管道内表面均匀镀上了厚度为2.5μm 的TiZrV 薄膜,镀膜速率为0.25μm·h ^{- 1} 。该合金薄膜具有抽气效应的最低激活温度仅为180 ℃。在经过24h 烘烤激活后,膜层具有了抽速,对H₂ 抽速为0.5L·s ^{- 1}·cm^{- 2} ,将原本为系统气载的管道转变成为内部处处具有均匀抽速的管道泵,压力分布曲线由抛物线转变成直线型,系统的极限压力降低, 。在180 ℃到350 ℃的激活温度区域内,该膜层共可以激活50 次- 60 次。该研究解决了储存类加速器真空系统集中式配泵压力分布梯度大的不足。