圖1-22為典型的氦氣制冷機(jī)低溫抽氣系統(tǒng)示意圖。該抽氣系統(tǒng)不需要前級(jí)泵,僅需要在粗抽過程中開動(dòng)機(jī)械泵進(jìn)行預(yù)抽。它不需要用液氮冷阱來防止低溫泵的返流,可在真空室內(nèi)安裝冷阱、水冷障板或室溫障板來屏蔽工作過程中的熱載荷,但是這些障板會(huì)降低系統(tǒng)的總抽速。低溫泵可以用氫蒸氣壓規(guī)來監(jiān)測(cè)第二級(jí)冷陣的溫度。
圖1-22氦氣制冷機(jī)低溫泵真空機(jī)組
1-壓力安全閥;2一高真空閥;3一真空室放氣閥;4一電離規(guī);5一熱傳導(dǎo)規(guī);6-粗抽閥;7—機(jī)械泵放氣閥;
8—機(jī)械泵;9—低溫泵預(yù)抽閥;10-低溫泵沖洗氣體閥
低溫泵的抽速大,通常用在不能高溫烘烤除氣的真空系統(tǒng)。從抽氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看,低溫泵系統(tǒng)類似于離子泵系統(tǒng),為了無油污染粗抽真空,還可以配接吸附泵,但是這種結(jié)合并不適用于抽除大量的惰性氣體,例如氬氣。而且雖然低溫板易抽氣,但當(dāng)?shù)蜏乇眯枰偕鷷r(shí),會(huì)給吸附泵造成困難。由于預(yù)抽機(jī)械泵只在起始抽氣期間使用,所以污染很少,如果使前級(jí)泵工作在黏滯流范圍,即用機(jī)械真空泵粗抽到200Pa,然后再用吸附泵接力抽到1Pa,可進(jìn)一步減少污染。
因?yàn)榈蜏乇脤?duì)氫氣的抽速很小,所以低溫泵抽氫氣時(shí)應(yīng)與鈦升華泵結(jié)合。低溫泵也可以和其他的超高真空泵,例如離子泵或渦輪分子泵進(jìn)行組合。
1.3.5.6組合超高真空系統(tǒng)
對(duì)于某些有特殊要求的真空系統(tǒng),如對(duì)既要求得到超高真空或無油超高真空環(huán)境,又要同時(shí)滿足粗抽需要及能應(yīng)付工藝過程中放出來的大量氣體的工況的系統(tǒng),可采用組合式抽氣系統(tǒng)。
圖1-23為超高真空鍍膜機(jī)真空系統(tǒng)原理圖。抽氣系統(tǒng)的主泵為降低系統(tǒng)的濺射離子泉,為提高真空度及抽走膜材蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生的大量氣體,系統(tǒng)配有鈦升華泵。該系統(tǒng)的極限真空度可達(dá)6.67×10-7Pa。系統(tǒng)采用分子篩吸附泵作為主泵的預(yù)抽泵。此外,系統(tǒng)還配有吸附阱機(jī)械泵粗抽系統(tǒng),在壓力大于1333Pa時(shí),機(jī)械真空泵不易返油,此時(shí)可用機(jī)械泵直接抽真空室,壓力低于1333Pa以后,機(jī)械真空泵經(jīng)吸附阱從旁路抽真空室。
圖1-23無油超高真空鍍膜機(jī)真空系統(tǒng)原理圖
1一真空室;2-超高真空閘板閥;3-濺射離子泵;4—鈦升華泵;5一超高真空閥;6一放氣閥;7一高真空閥;8分子篩吸附泵;9一吸附阱;10—機(jī)械真空泵
圖1-24所示為一種組合形式的超高真空系統(tǒng)。該系統(tǒng)適合于高純薄膜制備、鈉燈封接爐、鉭片爐等設(shè)備。系統(tǒng)的主泵為濺射離子泵-鈦升華泵組。真空室極限真空可達(dá)到5×10-7Pa系統(tǒng)配有分子泵(或油擴(kuò)散泵)-機(jī)械泵組成的機(jī)組,該機(jī)組用來粗抽和作為主泵的預(yù)抽泵。如果系統(tǒng)在工藝過程中釋放出大量氣體,則預(yù)抽系統(tǒng)的主泵最好采用擴(kuò)散泵。
圖1-25所示為典型的分子泵-鈦升華泵-機(jī)械泵抽氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)各零部件均按超高真空條件進(jìn)行清洗后組裝。渦輪分子泵、鈦升華泵的冷卻水壓力為0.03MPa,鈦升華器可連續(xù)調(diào)節(jié)升華率。系統(tǒng)漏氣率小于10-8Pa·L/s,系統(tǒng)預(yù)抽真空為1Pa,環(huán)境工作溫度為20~25℃。
圖1-24組合超高真空系統(tǒng)
1一真空室;2超高真空閘閥;3一濺射離子泵-鈦升華泵組;4-超高真空閘板閥;5—冷阱；6—油擴(kuò)散泵;7一前級(jí)管道閥;8一超高真空管道閥;9電磁壓差閥;10-機(jī)械真空泵
圖1-25典型分子泵-鈦升華泵組合真空系統(tǒng)
1一分子泵;2-冷阱;3一放氣閥;4-鈦升華泵;5-電離規(guī);6-熱傳導(dǎo)規(guī);7—粗抽閥;8—機(jī)械泵;9—前級(jí)閥;10—高真空閥
該系統(tǒng)組裝好后,如果各部分都不烘烤除氣。開動(dòng)機(jī)械泵預(yù)抽真空,當(dāng)真空達(dá)到1Pa時(shí)啟動(dòng)渦輪分子泵,系統(tǒng)最終可達(dá)到的真空度為10-5Pa。如果對(duì)系統(tǒng)烘烤除氣,渦輪分子泵烘烤85℃,鈦升華泵烘烤350℃,B-A規(guī)管(或冷磁控規(guī)管)烘烤350℃,烘烤時(shí)系統(tǒng)內(nèi)抽預(yù)真空為1Pa。經(jīng)過徹底烘烤除氣(約24h)后,啟動(dòng)渦輪分子泵和鈦升華泵一同工作,該系統(tǒng)最終真空度可達(dá)到1.510-9Pa。