Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок (1051250), страница 23
Текст из файла (страница 23)
В стационарных условиях расход азата составляет 0,3 — 0,4 л(ч (при скорости отначки около 500 л(сек), а так как емкость сосуда, в который он заливается достигает нескольких литров, то практически эти насосы могут работать длительное время без долина жидкого азота. Входное отверстие рабочей полости насоса закрыто охлаждаемым жалюзийным экраном 4, что дает возможность поддерживать температуру угля на открытом конце цилиндрической полости до температуры, близкой к температуре жидкого азота, предотвращая нагрев угля за счет излучения теплых стенок наружной оболочки пасоса. Кроме того, лля уменьшения расхода жидкого азота за счет излучения со стенок корпуса насоса используется полированный алюмннневый экран 5. Внутри откачивающей полости иа изоляторах помсшен ленточный нагреватель б, предназначенный для радиационного прогрева угля с целью его регенерации.
Для прогрева корпуса насоса с целью его обезгаживания используются спиральные нагревате.пп 7 нз ннхромовой проволоки, заключенной в стекловолокно. В нижней части насоса расположен патрубок 8, предназначенный для откачки рабочей полости до фарвакуумного давления, которос необходимо для регенерации угля. В начальный период рабочий объем установки и адсорбцнопньш насос предварительно откачнваются вращательным насосом и только после э~ого в адсорбционный насос заливается жидкий азот Прн этом в течение нескольких минут давление в откачнваемом обьеме быстро падает до 10-в мм Пг.
ст., причем создаваемый насосом предельный вакуум может быть еще ниже, однако по мере возрастания количества поглощенного углем газа предельный вакуум постепенно ухудшается. Следует иметь в виду, что адсарбционный насос, охлаждаемый жилким азотом, плохо откачивает неадсорбирующиеся газы (подород, неон, гелий). В том случае, когда при работе вакуумной системы выделяются эти газы, необходимо дополнительно использовать вспомогательный паростр)йный насос с небольшой скоростью оюхзчк ь Ю Ю Ю Ю 3 Ю Ю м Ю Ю Ю. Ю Ю ы Ю Ю Ю.
м Ю Ю Ю м Ю Ю ь' $ ч Ю м \.) Ю а Характерно, что адсорбпионный насос одновременно является течеискателем, Когда в вакуумную систему, ноторая откачнваегся только одним адсорбцнонным насосом, извне попадает водород, неон или гелий, то стрелка вакуумметра резко отклоняется.
Это позволяет искать течи путем обдуваппя пробвым газом подозреваемых в негерметичности мест установки. Теоретически быстрота действия адсорбционного насоса по воздуху равна 11,7 5, л/сек (Я вЂ” ила~падь входного отверстия открытого конца цилиндрической полости, ск'). Практически быстрота действия насоса меньше этой величины, что объясняется тем, что не все молекулы остаточных газов поглощаются углем, а часть изнях отражается сеткой, поддерживающей уголь. Быстрота денствпя адсорбцпонного насоса может достигать нескольких сотен литров в секунду ц возрастает с ростом давления в откачиваемой системе, Начальное давление адсорбционного насоса по сути дела ничем не ограничивается, и он может начать свою работу с атмосферного давления. Однако прн этом поры адсорбента быстро заполняются влажным воздухом, и, поглотив определенное количество газов, насос достигает насыщения н прекращает свою работу, обеспечивая сравнительно невысокое разрежение в откачиваемом объеме, поскольку равновесное давление газов над адсорбентом зависит от количества поглощенного им газа.
Для того чтобы повысить предельный вакуум адсорбционного насоса, удаление основной массы воздуха из больших обьемов желательно производить водоструйным насосом, обеспечив с его помощью предварительное разрежение около 40 мм рт. сг. (во избежание миграции паров воды в разрежаемый объем откачивать его до давлений, близких н предельному давлению водоструйного насоса, не рекомендуется). При последовательной огкачке разрежаемого объема иесколькимн адсорбцнониыми насосамн удается получить предельное разрежение 10-' лгм рг. ст, и ниже.
При этом следует иметь в виду, что если вышеуказанные сорбенты жадно поглощают основные компоненты воздуха и водяной пар, то инерт. ные газы поглощаются им значительно хуже. В связи с этим относительное содержание инертных газов (в особенности аргона) в объеме, откачиваемом цеолитовым насосом, заметно повышается.
Что касается водорода и гелия (имеющих очень низкую точку кипения), то охлаждаемый жидким азотом адсорбционный насос их вообще не поглощает. Поскольку цеолитовые н угольные насосы обладают ограниченной сорбированной емкостью, то по мере того, как наступает насыщение, оии должны быть отключены от вакуумной системы, после чего сорбент может быть подвергнут регенерации. Чтобы при этом не нарушать непрерывность процесса откачки, обычно пользуются не одним, а двумя илн даже болыпнм числом адсорбционных насосов.
Когда один из нпх проходит регенерационный цикл, другой насос подключзется к откачиваемому объему. Регенерация насоса начинается с того, что прекращается охлаждение сорбента. При этом сорбент, постепенно нагреваясь до комнатной температуры, начинает интенсивно выделять ранее поглощенные им газы. Лля того чтобы в сосуде с сорбеитом не создалось опасное избыточное давление, он сообщается с атмосферой с по. мощью крапа нли автоматически срабатывающего предохранительного клапана.
Однако ори комн'жной температуре не цронсходит полной регенерации сорбента, так как при этом он не только ве )19 ур Ог е 7 07 -8 -70 -74 СО Ог Таблица 2-4 СН Огвачвввемыя оаъвч !Е хп нвчвгьвсе Лаваевнс 7аа мм рвг, свъ данные -га цал-ог-г цвле -г цвл-7-7 цвл-г.г Предельный ваку! м, мм рлъ сщ. Время откачки до предельны о вакуума, ч Расход жидкого азотас первоначальный, емг установившийся, смг!ч !О-' 1О-' 10-' 10-* 1 300 1 300 б 000 6 000 Не более 200 Нс более 200 Не более 250 Не более 250 121 отдает ранее поглощенные пары волы, но сам жадно поглощаег пары, солержащиеся в атмосферном воздухе.
Для освобождения пор неолита от влаги его необходимо 1 — 2 и прокалить при температуре 350 †5' С с одновременной откачкой. Лля регенерации угля достаточно прогревать его до температуры 100 †1' С при непрерывной форвакуумной откачке.
После окончания регенерационного цикла насос может быть вновь использован для откачки вакуумной системы. Основным лостаинством адсорбционных насосов является простота устройства и отсутствие загрязнения откачпваемого объема парами или продунтами разложения рабочей жидкости, однако они требуют непрерывного охлаждения до низких течператур. За последние годы в Советском Союзе разработака серия цеолцтовых вакуумных агрегатов непрерывного действия. Агрегаты ЦВА-01-1 и ЦВА-1-1 предназначены для откачки воздуха из объемов соответственно до 1О и 100 л от атмосферного давления до 10'г мм рг. ст.
Агрегаты ЦВА-01.2 и ЦВА-1-2 предназначены для откачки тех же объемов от атмосферного давления до 10 4 мм рг. ст. В этих двух последних агрегатах для предварительной откачки используется водоструйный насос ВВН-2-1. В том случае, если в системе достаточно получить давление !О г мм рт. ст. откачка производится цеолитовымн насосами без использования водоструйпого насоса. Основные данные цеолитовых вакуумных агрегатов (при откачке воздуха) приведены в табл.
2-4. Кондеисациоиные (криогенные) насосы Принцип действия конденсационного насоса основан на эффекте связывания газообразных веществ в резуль. тате пх конденсации на сильно развитой поверхности, охлажденной до очень низкой температуры. 120 На рис. 2-22 показаны кривые, характеризующиедаь ление насыщенных паров основных содержащихся в воздухе газовых компонентов при криогенных температурах. Как видно из рисунка, при температуре кипения водорода (20,4' К) конденсируются основные газовые компоненты, входящие в состав атмосферного воздуха (азот, кислород, аргон и окись углерода).
Однако, помимо них, 4'4,2' 1' Ы' 7' 8' 2'70' 80'3Г4888гя Рис. 2-22, Лавление насыщенных паров основ. ных компонентов воздуха при криогенных температурах. в воздухе содержится около 0,01о7о водорода, 0,00046о7о гелия и 0,00!6о7а неона. Эти газы нс конденснруются при температуре кипения водорода, и их парциальное давление, составляющее около 10 — ' лгм рт. ст., определит предельный вакуум водородного конденсационного насоса в том случае, если он будет откачивать рабочий объем с атмосферного давления.
Для того чтобы снизить парциональное давление неконденсирующихся газов, рабочий объем обычно откачивают до давления 10-а мм рт, ст. с помощью паромасляного насоса. Поскольку полное давление при этом понижается примерно иа девять порядков, то соответственно в таком жс соотношении снижается парциальное давление неконденсирующихся газов, в результате чего с помощью водородного насоса удается получить предельное разрежение 10-' мм рт. ст. Криогенные насосы по конструкции очень просгы, и основная сложность при их эксплуатации заключается в получении низких температур. Основными элементами насоса являются рабочая поверхность (конденсатор), охлажденная до низких температур вплоть до 4,2' К и 77 К7 5Ч5 7 ниже при использовании жидкого гелия, и система тепловых экранов, защишающих рабочую поверхность от тепловых нагрузок (излучение со стенок корпуса насоса, излучение от источников энергии и др.), По способу охлаждения криогенные насосы можно подразделить на следующие основныс группы: !.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
