Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок (1051250), страница 38
Текст из файла (страница 38)
нен' г, 3 — корпус! б — фильтр б — сетка, б — акспентрик Рнс. 3-35. Шаровой кран. ! — Руконтка; 2 — огранититель ново. рата на ао', а — уплотнение; б — кор- ТЕМ ПОВОРОТа руКОЯТКИ Иа п с; а — селла; б — ааиариыа шар 180'. Уплотнение осущест- с прахопнмм Отнерстием, 7 — иолжим- иан втулка; б — шток крана. вляется резиновой прокладкой 2, вставленной в расточку клапана 1. Для запгиты рабочего объема установки от попадания пыли во время напуска воздуха в конструкции крана предусмотрен сменный фильтр 4. Подсоединение крана к установке производится посредством стандартного уплотнения из резины круглого сечения.
Широкое распространение в вакуумной технике получили также шаровые краны, которые выпускаются как с ручным, так и с дистанционным управлением. Они надежны в эксплуатации, имеют цилиндрический «бестеневой» проход, .легко поддаются разборке и чистка Шаровые краны надежно работают против атмосферы в обоих направлениях при разрежениях 1 10-'мм рт, сг. Диапазон проходных отверстий составляет от 4 до 200 мм. В зависимости от применяемых материалов такого рода краны допускают прогрев до 150'С и выше. Разрез шарового крана показан на рис. 3-35. В расточку 4 вставляется шар б со сквозным цилиндрическим отверстием. С двух сторон к шару подмсимаются коль- 192 Основным средством откачки современных промышленных напылнтельных установок продолжают оставаться паромасляные диффузионные насосы.
Работа паромасляного насоса сопровождается непрерывной миграцией паров рабочей жидкости из насоса в вакуумный объем. Одним нз интенсивных источников паров масел, проникающих в сторону откачиваемого объема, является область струи шириной 3 — б мм, прилегающая к периферии сопла. Л1играция обусловливается характером движения молекул в этой части струи, где происходит множество соударений между молекулами, в результате чего часть молекул направляется в откачиваемыи объем.
Перенос паров масла в откачиваемый объем также идет за счет того, что часть молекул мигрирует вдоль сопла, и, попадая на внешнюю стенку его, испаряется. Испарявшиеся молекулы летят во всех направлениях, и часть их направляется вверх. Третьим источником паров масла является испарение его со стенок насоса. Если охлаждение корпуса насоса недостаточно эффективно и температура его больше 20'С, то значительная часть молекул, падающих на эту слабоохлажденну!о цилиндрическую часть насоса, не конденсируется и может пролетать в откачиваемый объем. Обратный поток паров масел в современных паромасляных насосах может достигать больших значений (вплоть до 5 мг/ч сма).
Такая скорость загрязнений при проведении процессов напыления в вакууме недопустима. Поэтому необходимо применять надежные средства защиты рабочего объема установки от загрязнения парами рабочей жидкости и продуктами ее разложения Наиболее часто для этих целей используются наиболее простые устройства — охлаждаемыс экраны-ловушки, которые в зависимости от требований к «чистоте» ва- !3 — 26! 193 куума и от эксплуатационных условий имеют различныс конструкции и могут охлаждаться жидким азотом, сухим льдом, фреоном, холодной водой или же имеют принудительное воздушное охлаждение. Конструктивно активные поверхности ловушек выполняются в виде жалюзи ипи систем диафрагм, колец или пластин, образуюших 4 каналы из прямых или концеитрнческих круговых щелей, расположенных на участке между паромасляным ( ')Ъ, ~ ')ф насосом и вакуумной каме- ..У рой.
Активные поверхности '~1 1~-.- ловушек располагаются так, чтобы прямолинейно двиРнс. 3-36. Схематн !есина нзо жуШИЕСя МОЛЕКУЛЫ ПарОВ браженне различных явлений, л!асла не могли пройти чевызываюгцнх миграцию масел рез них, не столкнувшись через охлзждаелгУю ловУшнУ. с охлажденной поверхно- 1 — вакуумная камера; у — ловушка б — верхняя часть парамасля.
СТЬЮ !КОПТНЧЕСКИ НсирОСМа нога насоса; б — пспавеиие с па триваемая конструкция»). веркнасти лавушки; б — неполная каялснсаяяя; б — ляффуавя 7— Использование охлаждаемых ловушек, помсшенных над паромасляным насосом, дает возможность значительно уменьшить пролет паров масел, но полное устранение этого явления невозможно. Зап!итная способность ловушки характеризуется отношением количества паров рабочей жидкости, проникающей через ловушки в откачпваемый объем, к количеству паров, поступак>щих на входное отверстие ловушки. На рис.
3-36 наглядно показано, что, несмотря на наличие охлаждаемой ловушки, все же некоторая часть молекул пролетает в откачиваемый объем, Причиной этого являются: неполная конденсация молекул масла, попадающих па ловушку Б, собетвенно диффузия гу; испарение масла с поверхности ловушки 4 и миграция масла по внутренним поверхностям стенок ловушки 7. Явление неполной конденсации заключается в том, что среди молекул масла, вылетаюгцих из насоса, кондснсируются не все молекулы, которые ударяются о холодную поверхность. Вероятность конденсации молекулы называется коэффициентом захвата или коэффициентом 194 Таблица 3-4 Скорость всяарения давление насмШевпога пара, мм рт. ст.
Темпера- тура мгуч см' мачаслабуч.см 2-10-' 4 10-' 9,5.10-» 1,5. 1О-е 2,5 1О З,З !О 2,3 !О 3,4 1О-' 5,6 10> и 4.Ю аа 8 10-' 1 7,10-» 3,7 10 6,9 10 9,4 !оч Ы 1,2 1Озш 8,3.10-" 1,2 !О-" 1,7 10-" 1,9 10-'и +30 +20 +10 0 — 10 — 20 — 30 — 40 — 100 — 196 250 50 12 2 0,3 0,04 0,003 4 10-4 7.10-!а 10-'в Важность требования оптической плотности низкотемпературных ловушек становится ясной из сравнения 13» 195 конденсации.
Величина этого коэффициента зависит от рода молекулы, кинетической энергии, температуры конденсирующей поверхности и степени чистоты, т, е, количества и рода молекул, ранее скондснсированных в зоне соударения. Для молекул углеводородов при температуре жидкого азота коэффициент захвата близок к единице; при температуре проточной воды !18' С) ои будет меньше единицы. Для паров масла, захватываемых холодными металлическими поверхностями, коэффициент захвата уменьшается по мере накопления молекулярных слоев конденсата, так как металлические поверхности захватывают молекулы паров масел гораздо интенсивнее, чем замороженная пленка масла.
Явление диффузии заключается в том, что, несмотря на значительную среднюю длину свободного пробега, все же в объеме ловушки имеет место взаимное столкновение молекул, и часть молекул проходит через ловушку, ни разу не ударившись о ее холодную поверхность. Количество масла, прои!едшее через высоковакуумную конденсационную оптически п,потную ловушку в сторону высокого вакуума, в значительной степени определяется скоростью испарения масла с поверхности ловуп!ки, которая в свою очередь зависит от температуры ловушки. В табл.
3-4 приведены значения давления пасьиценных паров и скорости испарения при различных температурах дпя наиболее распространенного в отечественной вакуумной технике минерального масла ВМ-1. Таблица 3-5 скоростси испарения масла прн разных температурах. Это можно продемонстрировать на следующем примере [Л. 123). Если мы допустим, что в ловушке площадью !00 сна, охлажденной до — 40'С, имеются просветы с общей площадью до 1 лулса, то через эти просветы масло со стороны насоса может поступать со скоростью 2 !0-4 луг/ч, а это соответствует испарению с поверхности ловушки со скоростью 2 ° 1О-а мг/ч гмз, 2 4 е в ив мо' и .лй 'г о р Фп в о м а о юЙ Скеиатиеесное наоаражение ОптимальнОе саотпаюевие раамеров Название ГгЪ т. е.
со скоростью, превышающей в 100 раз расчетную. Явление миграции масла по внутренним поверхностям ловушки существенно влияет на степень загрязнения откачиваемого объема; скорость миграции тем меньше, чем ниже температура стенок. В связи с этим низкотемпературные ловушки, как правило, снабжаются так па- 3/т е /1//Ра= 1' 13 /С//се=!,49 О,!5 0,40 1,76 4,70 Диафра~ ценная йЕ зываемым антимиграционным устроиством, которое практически не влияет на проводимость ловушки, но позволяет совершенно исключить проникновение масла в откачиваемый объем указанным выше путем, что особенно важно прп непрерывной работе насоса и ловушки. Антимнграторы представляют собой тонкостенные кольца, изготовленные из материала с малой теплопроводностью («тепловой мост»), которые одним концом привариваются или припаиваются к холодной части, а другим к корпусу ловушки.
Антимиграторы быва>от разьемного (рнс. 3-37,а) и неразъемного (рис. 3-37,6) типов. Иногда применя|от антимнграторы с использованием материала, не смачнвающегося маслом. Антимигратор, изготовленный из фторопласта, представляет собой два фигурных кольца, плотно посаженных в корпус ловушки (рнс. 3-37,з). Такая система исключает возможность попадания паров масла на внутренние поверхности антимигратора.
Схемы металлических оптически плотных ловушек, наиболее часто применяемых в вакуумных напылнтельных установках, приведены в табл. 3-5. Здесь также приведены значения вероятности пролета а молекул газа через ловушку, которые представляют собой отно- /7//?е=1,29 Ь//?е — — 1,5 Модифицированная диафрагмениая 2,69 0,23 Коническая коль девая Рнг. 3-3?. Схемы антимиграторов. à — корпус ла.
вужки; у — антимигратор; и и «в кольца ив Отороплвста; а — Фик. сируюгцее кольцо; а — панжимвос кольцо 0=60е 4,5 0=60' ?Калюзвиная одно рядная 0,41 4,80 ЯЦ Жалюзнйная двух рядная А/В -5 0=60' 3,00 0,25 РЫ А/В,. 5 0=60' 0,27 3,16 Шевроииая 197 196 77 родоллненае тятек л. З.о" о к еШ .и к о ".
йв "'о 3 о и и Вь око ш О~зевка ~ьиое ео- отношение рззиеров Сиеиатичееиае изображение Нззвзиие В=бое Молнфнцнрованная кольцевая шев- ронная ктке гччге=2,07 Й=В1яВ, Коническая шсвронкая о 91е Ловушка диафрагменного типа является наиболее простой по конструкции. При соответствующих геометрических соотношениях размеров она может обладать высокой проводимостью, однако при этом она имеет большую высоту. Модифицированная днафрагменная ловушка имеет меньшие размеры. Достаточно простой по конструкции и широко применяемой в напылительных установках является коническая кольцевая лов1шка. Этот тнп ловушек обладает значительной удельной проводимостью. Следует заметить, что в этих ловушках молекулы масла, отраженные от стенки корпуса ловушки, могут пролетать в откачиваемый объем, минуя холодные поверхности. Жалюзийная однорядная ловушка имеет наибольшую удельную проводимость, однако она обладает тем недостатком, что коса летящие молекулы могут, минуя соударения с холодными поверхностями, попадать в откачиваемый объем, отражаясь от теплых поверхностей корпуса ловушки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
