نویسندگان

1 پژوهشگاه دانش‌های بنیادی (IPM) طرح ملی چشمه نور ایران

2 . تهران، دانشگاه صنعتی شریف

3 . پژوهشگاه دانش‌های بنیادی (IPM) طرح ملی چشمه نور ایران

چکیده

این مقاله تأثیر پارامترهای مختلف پمپ کندوپاش یونی را براساس شبیه سازی پلاسما و کندوپاش بررسی می‌کند و سپس فرایند ساخت پمپ کندوپاش یونی بر اساس شبیه سازی صورت گرفته ارائه خواهد شد. انتخاب پارامترها و طراحی پمپ بر اساس محاسبات و شبیه‌سازی‌های میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی و چگالی الکترون صورت گرفته است. چگالی الکترون نسبت به تغییرات شعاع سلول، ارتفاع سلول، ولتاژ آند و میدان مغناطیسی محاسبه و بهینه سازی شد. سرعت پمپ از جریان یونی که وابسته به چگالی الکترون است، به همراه بهره کندوپاش و احتمال جذب مولکول‌های گاز تخمین زده شد و بر اساس آن، ابعاد بهینه پمپ یونی که بهترین سرعت پمپاژ را داشته باشد به دست آمد. محاسبات و شبیه سازی‌ها نشان داد که برای ولتاژ 3600 ولت و میدان مغناطیسی 08/0 تسلا، سلول آند با شعاع 8 میلی‌متر و فاصله آند و کاتد برابر با 7 میلی‌متر می‌توان بیشترین سرعت پمپاژ را انتظار داشت. سپس فرایند ساخت پمپ یونی بر اساس داده‌های انتخاب شده از شبیه‌سازی و با انتخاب مواد مناسب و همچنین با تمیزکاری و پخت مناسب انجام گرفت. در پایان پس از انجام آزمایش‌های صورت گرفته، داده‌های شبیه‌سازی با داده‌های تجربی مقایسه گردید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design, optimization and construction of a sputter ion pump

نویسندگان [English]

  • Gh Bazrafshan 1
  • J Rahighi 1
  • N Vosoughi 2
  • O Seifi 3

چکیده [English]

Design and construction process of special kind of sputter ion pump is described briefly in this paper. In order to investigate the optimization of effective parameters in choosing and designing ILSF ion pumps, this pump has been designed and manufactured. By optimizing some parameters such as dimension and shape of penning cells, anode voltage, magnetic field and internal structure of pump, it is possible to significantly decrease the cost of construction and operation of synchrotron vacuum system. By using the results of simulations and calculations of electromagnetic field, plasma simulation or glow discharge, titanium sputtering, etc., critical parameters in design of internal structure of ion pump have been optimized. In the following configuration, the pumping has been started at 10-4 torr. The pressure goes down to 10-8, without saturation effect in low pressures

 

کلیدواژه‌ها [English]

  • ion pump
  • sputtering yield
  • COMSOL simulation
  • plasma

1. Frans, Michel Penning, “Coating by cathode disintegration”, U.S. Patent. 2,146,025. 7 Feb. (1939). 2. M Audi, and M De Simon, “Ion pumps”, Vacuum 37.8-9 (1987) 629. 3. W Schuurman, “On the theory of electrical characteristics of a penning discharge at low magnetic field”, Physica 43.4 (1969) 513. 4. M D Malev, ”Gas absorption and outgassing of metals”, Vacuum 23.2 (1973) 43. 5. H Hartwig and J S Kouptsidis, “A new approach for computing diode sputter-ion pump characteristics”, Journal of Vacuum Science and Technology 11.6 (1974) 1154. 6. Y Suetsugu and M Nakagawa, “An improved empirical formula for pumping speeds of ion pumps in the high magnetic field mode” , Vacuum 42.12 (1991) 761. 7. Lieberman, A Michael, and J Alan, Lichtenberg. Principles of plasma discharges and materials processing. John Wiley & Sons, (2005).

تحت نظارت وف بومی