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真空机组抽气的三个阶段

  真空机组作为目前工业生产上常使用的一种抽气设备,其良好的结构设计和周密精细的工作方式是其良好工作能力的保障,其中针对真空环境独特设计的三段式抽气方式更是使其工作效率得到大幅度提升。
   任何真空机组都希望尽量缩短抽气的时间,这关系到提高效率和降低能耗,但并不是所有的真空应用都具有缩短抽气时间的条件。可以把不同的真空应用分为两大类:一类是不改虑系统内的放气量,而只有真空度的要求;另一类是要求真空室内充沛的放气,即放气率要降到某一临界值。这两类不同的应用对泵配置的要求是不一样的对于前一类应用,如真空度要求在0、5pa以上,只要时间常数足够的小,便可昼量缩短抽气的时间。但如真空度要求在0、5Pa以下,就需要改虑放气对压力变化的影响。放气量随时间的变化缓慢。特别是无烘烤的情况下。要在预定较短的时间内达到较高的真空度,就需要以较大的抽速抽除较大的放气量。也就是说如放气量为Q泵的有效抽速为S0则可达到平衡压力P=Q/S0如平衡压力确定,则达到时间越短,要求泵的有效抽速就越大。
  对于后一类真空机组,由于放气量变化依赖于温度和时间,而与气相空间的压力关系不大,只要压力低于现存吸附量所对应的平衡压力即可,一般在抽气过程中均满足此条件。因此,用强劲的抽速即使在很短的时间内把空间压力降至很低,依然不能明显减少真空室内的放气量,而需要配置合适的抽速,合理的烘烤温度下,合理的时间内使放气量达到工艺要求的水准,这一般要历经数十分钟的时间。这类应用较为典型的有钛金行业的溅射镀膜和离子镀膜,没有一个真空系统是不漏气。稀土永磁资料熔炼等。其中,过量的活性气体会影响膜层的品质和材料的质量,因此工艺中均有一段较长时间的精抽过程。对于镀膜室为1m3左右的溅射或离子镀膜设备,一般配置4000升/秒抽速的真空机组,为了促使真空室和工件更快地放气,往往烘烤到300℃的温度。值得强调的钛金镀膜中,泵的抽速大小,泵的特性、抽气工艺及所需的堆积压力之间表示出的辩正关系。一个镀膜周期中,真空机组的抽气可以分为三个阶段,即精抽阶段,辉光轰击和溅射沉积阶段。精抽的目的为了减少真空室内的放气量,其结果主要决定于烘烤温度和抽气时间,与空间压力关系不大,特别是压力在同数量级内。
  因此,主泵的抽速在适当的差异内,精抽的效果是一样的真空室内的放气率都可降低到相同的水平,尽管所对应的极限真空不同。具体地讲1000升/秒分子增压泵和1500升/秒的涡轮分子泵在这一阶段抽气的效果是相同的辉光轰击阶段,由于此时放电压力在2Pa左右,一般来讲主泵的抽气能力受到影响,激进地均采用节流的方法以牺牲抽速来换取泵的稳定工作,扩散泵和涡轮分子泵都是如此,尤其是扩散泵抽速损失更大,相应地放电的氩气流量也明显减少。
  然而这一阶段只有大的有效抽速,大的氩气流量才干获得更好的轰击清洗的效果。这一点上分子增压泵是有明显的优势。最溅射堆积阶段典型的工作压力为0、5Pa扩散泵和涡轮分子泵仍需节流,且不说在该种情况下,堆积的压力难于稳定,减小的抽气速率势必要让精抽过程中所达到活性气体(放气)分压明显地回升。放气量一定的情况下,活性气体的分压高低决定了对堆积膜层质量的影响。能以满抽速稳定抽气的分子增压泵,此又一次显示了优越性。
通过上面对机组三个抽气阶段的详细描述可以看出,三段式的抽气方式能够很好地保证了真空机组抽气不会出现遗漏并且能够针对不同环境和要求进行专门的抽气方式使其在保证良好效果的前提下更好的满足用户需求。