一、濺射離子泵的由來。
早在本世紀(jì)初，就有人在抽真空的電子管中蒸發(fā)一些化學(xué)活動(dòng)性強(qiáng)的金屬，使其與管內(nèi)未能抽凈的氣體發(fā)生反應(yīng)，從而降低空間的氣體分子濃度。這種金屬以及起著相同作用的材料就叫做吸氣劑，這種方法叫做化學(xué)清/除。
實(shí)驗(yàn)證明，用鈦持續(xù)蒸發(fā)到一個(gè)冷卻的壁上，可以形成具有相當(dāng)抽氣速率的泵，形成簡單的“升華泵”。
俘獲氣體分子還可以使用電離吸附的方法。利用高速電子轟擊氣體分子可以得到正離子，正離子在電場作用下被驅(qū)逐到負(fù)電極上，中和后由于分子間的范德瓦爾斯力被金屬吸附而不再離開電極。這樣降低了氣體分子濃度，達(dá)到了獲得真空的目的。這種現(xiàn)象稱為電清/除，利用電清/除達(dá)到除氣目的的泵稱為“離子泵”。離子泵對吸附的氣體沒有選擇性。
離子泵和升華泵都能獲得很高的真空度，但是單獨(dú)使用它們來獲得更高的真空就有很大的困難。這與它們的工作機(jī)理有很大的關(guān)系。依靠物理吸附的離子泵俘獲氣體分子的能力有限；升華泵產(chǎn)生的化學(xué)鍵能雖然大，但很容易在其表面形成飽和，影響其進(jìn)一步吸收氣體，而且升華泵對惰性氣體吸附效果不好。因此將兩種泵合二為一，就能得到吸氣效果更好的濺射離子泵。
二、濺射離子泵的結(jié)構(gòu)
濺射離子泵主要由陽極、陰極、磁場和電源四大部分組成。
根據(jù)陰極、陽極和電位的不同，可以有好幾種不同結(jié)構(gòu)，這里僅介紹簡單的二極型濺射離子泵。
如圖4所示，陽極由多個(gè)不銹鋼圓筒（或四方格、六方格）組成，放于兩塊由鈦板組成的陰極之間，磁場方向與陰極板垂直，當(dāng)陽極加上適當(dāng)高壓（對陰極為正電位）時(shí)，在陽極小室內(nèi)產(chǎn)生放電，這種放電在壓強(qiáng)低于1pa時(shí)發(fā)生，放電可維持到很低的壓強(qiáng)。
三、抽氣機(jī)理
1）圖中a表示在低壓下，當(dāng)陰極和陽極間加上高壓時(shí)，引起場致發(fā)射。
2）圖中b表示在電、磁場作用下電子作螺旋運(yùn)動(dòng)。
3）圖中c表示電子與氣體分子碰撞產(chǎn)生正離子和二次電子，引起雪崩效應(yīng)。
4）圖中d表示正離子轟擊鈦陰極，濺散出鈦原子落在陽極筒上，形成新鮮鈦膜，也有的落在陰板外圍區(qū)（β區(qū)）。
5）圖中e表示活性氣體與新鮮鈦膜反應(yīng)形成化合物，化學(xué)吸附在陽極筒內(nèi)壁。
隋性氣體被電離，離子在電場作用下轟擊陰極過程中被排出。其排除方式為：（1）離子直接打入陰極表面內(nèi)或β區(qū)（如圖中a）；斜射的離子切入陰極表面，離子和鈦一起被掀掉，埋莽在β區(qū)（圖中b）；（2）離子沒打入陰極內(nèi)，從陰極得一電子恢復(fù)為中性原子或分子，反射到陽極內(nèi)表面被埋掉（圖中c），這“荷能中性粒子反射”。
6）圖中f表示對于氫，由于其質(zhì)量小，氫離子轟擊鈦板的濺射產(chǎn)額甚低，氫離子h2+，或h+打到鈦板上與電子復(fù)合變成h原子，然后擴(kuò)散入鈦的晶格內(nèi)，形成tih固溶體而被排出。常溫下這種固溶體中h2的濃度為0.05%，當(dāng)溫度高于250℃以上時(shí)，便又開始分解放出氫。鈦大量吸氫后。由于放熱反應(yīng)鈦板溫度上升，達(dá)到250℃以后，除重新釋放氫之外并導(dǎo)致鈦板晶格膨脹造成龜裂。通常需加大鈦板的散熱能力來改善濺射離子泵對氫的排除能力。要提高對氫的抽速，需保持鈦板表面清潔，選用晶格常數(shù)較大的β-ti或鈦合金作為陰極板，或引入與氫可比擬的氬含量。因氬的濺散產(chǎn)額高，可提高對氫的抽速。