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        低温泵在超高真空炉中的应用实例

        来源真空技术网www.ismp.tw?#26412;?#30495;空电子技术总公司作者卢少波

        十多年前开始在真空电子技术相关工艺设备中应用低温泵干泵无油?#20302;?#26469;获得超高真空效果满意这次尝试将低温泵快速洁净和可靠的独特优势应用到真空炉中将低温泵并入真空?#20302;?#20013;达到清洁的超高真空环境本文以实例介绍了低温泵在超高真空炉中的应用 重点介绍了低温泵真空?#20302;?#30340;设计思路真空?#20302;?#30340;主要配置和注意事项低温泵的选型计算并用图示方法详细介绍了低温泵?#20302;?#30340;安装使用和维护等?#26041;ڡ?#23545;同类真空炉的研发和低温泵的应用都有参?#25216;?#20540;通过?#32454;?#25226;关各研发?#26041;ڣ?#25353;照超高真空规范进行清洗除气和烘烤最后真空炉的极限压力达到了2 × 10-7 Pa将常规的真空炉极限压力延伸了近一个数量级近年来无油真空泵在半导体行业为代表的领域被引进并广泛应用从而低温泵+ 干泵为代表的无油超高真空获得?#20302;?#22312;半导体电子技术光学镀膜?#20302;?#21644;航空航天领域得到了广?#21644;?#24191;

        通过低温介质将抽气面温度降低到20 K 以下抽气面就可以冷凝沸点温度较低的气体从而抽出大量的气体这种利用低温抽气面将气体冷凝的抽气泵叫低温泵或冷凝泵是利用低温介质降低表面温度后将气体冷凝吸附或是冷凝+ 吸附将被抽空间的压力降低而获得真空或维持真空状态的装置

        作为完整的抽气?#20302;常?#20302;温泵由两部分组成主体为真空泵体第二部分为压缩机现在得到广泛应用的都是制冷机式低温泵其核心是低温制冷机工作基本流程为氦气首先被压缩到高温高压状态再通过热?#25442;?#22120;被冷?#27425;?#24120;温氦气经纯化后的高纯氦气最后经汽缸完成绝热膨胀变成低温氦气如此不断循环氦气被不断降温成为制冷介质—低温氦气

        选择低温泵的优势有

        洁净纯无油抽气?#27573;?#23485;可快速获得理想的超高真空环境

        与口径相同的其它真空泵相比低温泵有更大的抽速尤其抽出水蒸汽的能力

        对被抽气体无选择杂质颗粒而不影响?#20302;?#24037;作

        可以任意角度安装没有运动?#32771;?#19981;需要前级泵运行和维护成本低

        暴露大气对?#20302;?#24433;响小压缩机断水后可以自保护所以可以实现无人值守

        真空?#20302;?#30340;设计

        真空炉选用低温泵?#20302;常?#26368;大的问题就是解决热负载真空炉中的热负载主要来?#26434;?#19977;方面

        来自炉体侧的热辐射

        ?#25345;?#27969;状态下气体分?#26377;?#24102;走热量

        来自泵口管道的热传导和辐射热量

        低温泵工作在分子流状态下热源可忽略热源可以通过增加水冷结构消除设计时主要考虑来自炉体的热负载对低温泵的影响真空炉内选择多层金属反射屏真空炉最高加热温度为1300棬共设计6 层反射?#31890;?#20869;3 层选钼?#31890;?#20854;余各层选不锈钢反射屏理论上加热器通过辐射到达容器壁的温度约200棬温度随着时间会慢慢升高多数情形低温泵可装个90°弯头以避免与真空室直通这就进一步减少了传给泵的热负载这也是减少热辐射最简单有效的方法在分子流状态下弯头对流导的影响可忽略对超高真空?#20302;?#32780;言比挡板更有效为了进一步减少泵口管道热传导热和辐射对低温泵的影响在弯头管道上设计了水冷结构真空?#20302;?/a>结构图如图1

        低温泵在超高真空炉中的应用实例

        图1 真空?#20302;?#32467;构图

        为了获得理想的超高真空同时运用冗余技术我们设计了分子泵机组和低温泵并联的真空?#20302;?#20998;子泵机组可以作为?#20302;?#30340;预抽这样当低温泵降温后可以直接在分子流状态下工作

        另外当真空室放气量比?#27927;?#26102;可以及时切换到分子泵抽气这样既可以延长低温泵的抽气饱和时间也可以节约再生时间分子泵低温泵都通过气动超高真空闸板阀和真空室连接为保证?#20302;?#27905;净无油同时最大程度发挥低温泵的抽气优势选择了纯无油磁悬浮分子泵前级泵选择了?#34892;?#24335;干泵低温泵再生时也用干泵抽气真空?#20302;?#21407;理图如图2 真空?#20302;?#20027;要配置

        低温泵在超高真空炉中的应用实例

        图2 真空?#20302;?#21407;理图

        当分子泵机组和压缩机同时启动大约120 min后低温泵二?#29420;?#22836;从室温降到15 K 以下可以开启低温泵阀门此时真空炉?#20302;?#30340;真空度可以达到10-5Pa这样低温泵可以直接从高真空开始抽气

        表1 真空?#20302;?#20027;要配置

        低温泵在超高真空炉中的应用实例

        结论

        本套设备是一套典型的中型真空炉应用于超高真空条件下的扩散焊工艺热容量和表面积都大于同规格的热处理炉自动化程度较高配置低温泵更能发挥其显著优势真空炉最终测试的极限压力为2 × 10-7 Pa( 冷态空炉) 压升率为0.002 Pa /h指标优于常用高真空炉目前国内低温泵的应用大多还?#35272;到?#21475;和相同口径的其它泵相比价格也比较昂贵但在高洁净工艺环境纯无油真空和超高真空领域仍然有很大的优势并且从使用成本和寿命上比较低温泵并不比其它泵差国内低温泵的研发目前还待成熟尤其是压缩机技术期待国内洁净真空泵行业的兴起

        低温泵在超高真空炉中的应用实例为真空技术网首发转载请以链?#26377;?#24335;标明本文首发网址

        http://www.ismp.tw/pumps/gas/cryopump/037101.html

        与 低温泵 低温泵 相关的文?#34385;?#38405;?#31890;?/p>

        低温泵http://www.ismp.tw/pumps/gas/cryopump/

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