Ionengetterpumpe

Ionengetterpumpe

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Die Ionengetterpumpe (Ionenzerstäuberpumpe) ist eine Sonderform der Sorptionspumpe, bei der die Restgaspartikel (Atome oder Moleküle) durch Elektronenstoß ionisiert und durch ein elektrisches Feld auf eine Oberfläche beschleunigt werden; dort können sie chemisch gebunden oder implantiert werden und sind damit dem Restgas entzogen. Beim Auftreffen der Ionen auf die Oberfläche werden Elektronen freigesetzt, diese können weitere Restgaspartikel ionisieren. Chemisch reaktive Moleküle werden auch ohne vorherige Ionisation beim Auftreffen auf ein Gettermaterial (normalerweise Titan) gebunden. Die Pumpe befördert das Restgas demzufolge nicht aus der Vakuumkammer, sondern hält die gepumpten Atome nur an den Innenflächen der Pumpen fest bzw. “vergräbt” sie im Metall. Daher hat die Ionengetterpumpe auch keine Gasauslassöffnung. Beim Auftreffen der Ionen auf die Titan-Oberfläche werden Atome aus der Oberfläche herausgeschlagen („Kathodenzerstäubung“, daher der Name „Ionenzerstäuberpumpe“). Dadurch wird immer wieder frisches Titan auf den gegenüberliegenden Elektroden abgelagert und somit die Getterschicht permanent erneuert. Um eine effektivere Ionisation der Restgasatome oder -moleküle zu erreichen, müssen die Elektronen eine möglichst große Strecke zurücklegen. Das wird durch ein Magnetfeld erreicht, in dem die Elektronen durch die Lorentzkraft abgelenkt werden und daher einer schraubenförmigen Bahn folgen. Diese Art von Pumpe funktioniert nur, wenn bereits Hochvakuum erreicht wurde, wenn also die Vakuumkammer bereits vorher durch eine andere Pumpe auf einen Druck unter ca. 1 Pa ausgepumpt wurde. Mit Ionengetterpumpen kann unter optimalen Voraussetzungen ein Druck von ca. 10-9 Pa erreicht werden.

Schnitt durch eine Ionengetterpumpe

Schnitt durch eine Ionengetterpumpe

Ionengetterpumpen sind für Edelgase nicht sehr gut geeignet, weil abgepumptes Edelgas chemisch nicht gebunden werden kann und unter Umständen wieder frei gesetzt wird.
Ionengetterpumpen haben keine bewegten Teile, sind daher wartungsfrei und benötigen zum Betrieb nur eine Hochspannungsversorgung (Gleichspannung, je nach Pumpentyp
3000–7000 V).