Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок (1051250), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Высота жалюзийной однорядной ловушки равна: У йтчзе — — 1,29 И77е=0,70 Яв Кольцевая шеврон ная 2,57 0,22 шение числа молекул откачиваемого газа, прошедших через ловушку, к числу молекул, падающих на ее входное отверстие. Вероятность пролета а связана с удельной проводимостью 17 следующим соотношением: У=а5а, где Яв — теоретические значения максимально возможной скорости откачки через отверстие площадью 1 сма. В табл. 3-5 указаны лишь те соотношения размеров ловушек, которые обеспечивают максимальную проводимость. 19В где О-- угол наклона жал1ози к поверхности ловушки;  — расстояние между пластинами жалюзи. Жалюзийная двухрядная и шевронная ловушки более плотные, причем первая,<овушка имеет высоту корпуса приблизительно на 23в7в меньше по сравнению со второй; одновременно она имеет меньшую удельную проводимость (приблизительно на 107в).
Коническая шевронная ловушка обладает достаточно высокой удельной проводимостью и хорошими защитными свойствами. Молекулы масла, прежде чем попасть в откачиваемый объем, испытывают минимум два соударения с холодной поверхностью. Модифицированная кольцевая шевронная ловушка хотя и обладает высокой удельной проводимостью, но применяется реже других типов, так как имеет значительную высоту и достаточно сложную конструкцию. Широкое распространение в промышленных установках получили кольцевые шевронные ловушки, так как они обладают хорошими защитными свойствами и имеют малую высоту, На рис. 3-38 изображена схема высокоэффективной ловушки с астероидальным профилем жалюзи. Эта кон- 199 струкция ловушки обладает хорошпмп защитит!мп свойствами и обеспечивает минимальное снижение скорости откачки. Каждая молекула масла, покидающая рабочуго полость насоса, должна несколько раз удариться о холодные поверхности ловушки, прежде чем она попадает в отлачпваемый объем.
г!есгтолько нару кнык кочец ловушки охлаждаготся жидкплт ачотолг, проходяИт рскппсспшп т П КагсСУ Рис. З-ЗЯ Ловушка с астероидальиой формой жалюзи. à — корпус аоаупгкп, 2 — охнахгдекные поверхности аетеропдаакз~ой йкзрыкк 5 — антнннгратор: 4 — падаод азота, 5 — отвод азота щим через прппаян1Вю к нпм трубку. Внутренние кольца охлаждаются за счет теплопроводности через медный стержень. Наружное тонкостенное кольцо из нержавеющей стали приварено к верхнему фланцу ловушки и служит антимигратором.
Ловушки, охлаждаемые жидким азотом, кроме защиты откачиваемого объема от масел, служат своего рода криогенным насосом, так как на них конденсируются молекулы углеводородов, паров воды и углекислого газа. Это приводит к увеличению эффективной скорости откачки, в особенности в непрогреваемых вакуумных установках, поскольку при давлении !О-г мм рг. сг.
в непрогреваемой вакуумной камере остаточные газы содерясат до 95% паров воды, выделяемых стенками вакуумной камеры при десорбции. В последнее время между азотной ловушкой и диффузионным насосом, как правило, устанавливают промежуточную ловушку, охлаждаемую водой. Она служит для возвращения основной части молекул масла, поступающих из паромасляного насоса. Масло, сконденсированное на водяной ловушке в виде капель, стекает обратно в насос.
При отсутствии промежуточной водяной гоо ловушки у непрерывно работающих установок масло интенсивно скапливается на азотной ловушке в виде инея; объем масла в насосе уменьшается, что нарушает нормальную работу насоса. Питание ловушек жидким азотом осуществляется, как правило. из металлических сосудов Дьюара с высо- Риг 3-39 Металлическии сосуд ххьюара для жидкого азота емкостью !б л. à — апутренннй шар, 2 — наружный шар, а— ныходпен горнонина, 4 — адеорбент, 5 — штудер длн откачки, 5 — аащнтный кожух ковакуумиой тепловой изоляцией. Устройство наиболее распространенного сосуда этого типа показано на рис.
3-39. Сосуд состоит из двух медных шаров, вставленных с зазором один в другой. Внутренний шар 1, в который заливается азот, подвешен на тонкостенной трубке, изготовленной из материала с низкой теплопроводиостью (мельхиор, нержавеющая сталь и т. п.). Пространство между шарами откачано до остаточного давления порядка 10-а мм рт. ст Откачка производится через штуцер Б, 20! который после откачки пережимается н запаивается. Во время эксплуатации высокий вакуум поддерживается за счет адсорбента 4 (активированный уголь, силикагель), охлаждаемого от наружной поверхности внутреннего шара.
Для уменьшения притока тепла за счет излучения поверхности шаров полируются. Для защиты от повреждений сосуды заключаются в железный кожух 6, заполняемый 7 5 теплоизоляционным ма- териалом. Металлические б сосуды обычно служат 3 1 — 2 года, после чего необходимо снова откачать сосуд и сменить адсорбент. 70 В промышленных уста- новках нашли широкое 1 — распространение системы автоматического питания ловушек хладагентами, так как онн устраняют необходимость постоянного наблюдения за установкой и одновременно позволяют регулировать расход охлаждающей жидкости, Автоматический пита- тель заливаемых жидким азотом ловушек схематически показан на рис. 3-40. Он работает следующим образом.
Хладагент выдавливается под незначительным избыточным давлением из сосуда Дьюара 1 с уплотненной горловиной и через двухстенную трубку 2 с вакуумной изоляцией подается в ловушку 10. Автоматическая работа питателя обеспечивается кйапанным устройством 5, сбрасывающим избыточное давление из сосуда в атмосферу. Клапанное устройство состоит из сильфона, датчика-капилляра 11 и клапана 8. Сильфон с датчиком-капилляром представляет собоп единый объем, заполненный метаном под небольшим избыточным давлением. Как только уровень хладагента в ловушке будет достаточно высок и капилляр погрузится в жидкость на достаточную глубину, то произойдет конденсация метана в капилляре. При этом давление 202 паров метана значительно снизится, спльфон сожмется, открыв клапан, в результате чего избыточное давление из сосуда Дьюара будет сброшено через трубку 4 для сброса давления через отверстие 5 в корпусе клапанного устройства, и подача хтадагента прекратится.
По мере испарения азота уровень жидкости в ловушке понижается и датчик-капилляр не будет погружен в жидкость. За счет теплопритоков произойдет повышение температуры стенок капилляра. Ранее сконденсированный метан испарится и повысит давление в сильфоне, Сильфон разожмется, и произойдет закрытие клапана.
В закрытом сосуде Дьюара за счет испарения азота будет повышаться давление, и жидкий азот будет перегоняться по тсплоизолированной трубке в ловушку. При достаточном наполнении ловушки азотом вновь произойдет погружение датчика-капилляра в жидкий азот. Метан в нем будет опять сконденсирован, клапан откроется, в результате чего подача азота прекратится, и т. д. Подбирая материал капилляра и его диаметр, а также начальное давление метана, можно отрегулировать требуемую величину колебания уровня жидкого хлад- агента в ловушке.
Эта конструкция питателя может работать с электрическим управлением от электрома!- нитного клапана, сбрасывающего давление из сосуда Дьюара. В последнем случае в качестве датчика используется полупроводниковый диод, включенный в мостовую схему управления клапаном. Сигналом служит изменение сопротивления диода при погружении его в жидкий азот. Питание ловушек с охлаждением протоком жидкого азота (проточная ловушка) может быть осуществлено с помощью простого насоса плунжерного типа, монтируемого непосредственно на сосуде Дьюара, Схема такого насоса для прокачки жидкого азота через ловушку показана на рис.
3-41. Собственно насос состоит из двух концентрично расположенных трубок 8, штанги 1, совершающей возвратно-поступательное движение от специального привода, и двух шариковых клапанов 2, обеспечивающих нагнетание жидкого азота. Один клапан закреплен на нижнем конце штанги, другой — на нижнем конце трубки.
Прн эксплуатации насос опускается через узкую горловину в сосуд Дьюара 11. 203 Привод штанги осуществляется от элсктродвигателя 4 через пару конических шестерен 5 и кулачковый механизм б. 11агнетаемый жидкий азот поднимается по внутренней полости трубки и поступает в подводящий трубопровод 8. При этом 4 жидкий азот не доходит до уплотненного фторопластом ввода штанги 5 (в верхней части трубки), так как этому препятствует газовая подушка 7, образующаяся от испарения жидкого 19 азота. После выхода из ловушки жидкий азотпоступает через сливной У -1 трубопровод 2 обратно в сосуд Дьюара. Пары азота, образующиеся в 11 трубопроводе и ловушке, отводятся в атмосферу через специальную паровую трубку !О.
Подводной и сливной трубопрод" воды теплоизолируются с целью уменьшения потерь на испарение хлад- агента. Для охлаждения крупногабаритных ловушек часто используются холодильные машины, по. зволяющие получать температуры до — 70' С и Рис. 3-4!. Схема насоса дли пиите. На рис 3-42 схежидкого азота. матически представлена система охлаждения ловушки двухступенчатой холодильной машиной. Эта система также позволяет производить быстрый отогрев ловушки при ее регенерации.
При охлаждении ловушки ! машина работает в «нормальномл режиме. При этом вентиль 2 открыт, а вентиль 9, находящийся иа вспомогательном трубопроводе, закрыт. 7Кидкяй хлад- агент, проходя по трубопроводу высокого давления 6, 204 через дроссель 1н>падает в трубопровод ловушки. !1спзряющпйся в ловушке фреон через всасыва>ощий трубопровод 7 попадает опять в компрессор 8. Прогрев ловушки с целью удаления конденсата с ее охлажденных поверхностей осуществляется прп закрытом вентиле 2 и открытом вентнле9. При этом газообразный хладагент, нагретый прп сжатии по второй ступени компрессора, минуя конденсатор 4 и дроссельный вен- Рис. 3-42.
Система охлаждении ловушки двухсту- пенчатой холодильной машиной. ! — лов»оке; 5 — вентиль высокого давления; 5 — ко»- нрегеор; à — каиденееторы; 5 — вено»огктельньпт труба. провал; 5 — трубоправол высокого девкгпнп; т — всегьп ве|ощна трубопровод; Л н а — в нтнлн. тиль, попадает непосредственно в трубопровод ловушки и нагревает последнюю за короткое время. Так, например, ловушка для насоса со скоростью откачки 2000 ч/сск нагревается от — 60 до +60'С за 6 мин. По зтм>му принц>шу люжно проектировать шютему охлаждения нескольких ловушек от одной холодильной машины, что является целесообразным для многокамерных напылительиых линий с автоиомнымн средствами откачки для каждой камеры. При необходимости одновременно питать жидким злотом большое число ловуп>ек (например, в многокамерных напылительных линиях) экономично применять системы группового охлаждения ловушек с использованием индивидуальных малогабаритных ожижителей азота, оослуживземых одним компрессором.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
