Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 47

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 47)

Отно. сительно небольшие насосы, 2,6 л с ', поаобные предстааленному на рис. 2, способны полдержнаать промежуточный вакуум на зыходе диффузионного насоса диаметром 150 мм. Лля откачки за достаточао короткий срок вакуумного колпака объемом 100 л «начетром 460 мм требуется более мощный насос. Время откачки, необкоднмое для уменьшения давления е объеме У (е литрах) от Ре хЬ Р может быть оценено с помощью следующей формулы'е', "'Метод измерения быстроты откачки механических вакуумных насо.

соз описан Стандартом Американского вакуумного общества а Зоогпа! Часшнп 8с1. Тес!!по(, т. 6, р. 93 (1966). ее! Это соотношение может быть получена нз уразнення (2!), если пренебречь всеми порцессамн газоаыделення и другими поступлениями газа. !6! Гл. 2. Техиякн ааасикпрв вакуума В качестве рабочей жидкости яо вращательных вшслиных насосах нс.

пользуются либо минеральные масла, лабо дифепнловые вфнры со ~рвани тельно высоким давлением пэров [от 10 з до 10-а мм рт. ст) нрн 50' С. Однако в процессе работы обратный поток паров масла из механическях насосов увеличивается нз-зз постепенного разложения жнакости (9!. Эти пары через линию прелварятельной откачки могут проникать в ваку. умную камеру и загрязнять ее внутренние стенки [10[, Поэтому в механи. ческнх насосах предлагалось использовать масло с низким давлением пв. ров, применяемое для диффузионных насосов [1![.

Однако опыт показал что смазывающие свойства масел для диффузионных насосов недостаточны для предотвращения ззтирвния движущих- Вентиль Патрудря для зляоляения Улар0пкуумНЫи Ф~рдлму и ъгрг Рнс. 3. Птлгрсллснаи лаатмка л линни ирсааарнтсльнна нлкалкн. ся деталей [12[ Йлительная работа насоса возможна, если в жнакогтя имеются смазывающие вещества в диспергированном виде, такие как Мобл или тефлоновый порошок или если тефлоном покрыты поверхности движущихся частей [!2[.

Однако пока еще зтн методы не получилн достаточного признания. Проблема обратного потока паров масла обычно решается установкой ловушек на линии предварительной откачка. Они могут действовать либо за счет коденсации паров иа поверхностях, охлаждаемых жидким азотоль либо за счет адсорбции на поверхностно-активных материалов. Устройство адсорбционной ловушки в линни предварительной откачки показано на рис.

Э. Для восстановления адсорбциониой емкости сорбирующего мате. риала ловушиа должна периодически прогреваться. Холланд с сотрудниками [13 14!. провели сравнительные испытания иа откачку для систем с ловушками различных типов. Они обнаружили, что без ловушки сиорость обратного нвтекания оказалась порядка 1О-з г см з с-'. Ловушка на жидком азоте уменьшила скорость натеквнил до значения, к~еньшего 0,!лй ее величины для случая отсутствия ловушки. Адсорбционные ловушки на основе окиси алюминия оказались лучшнмк сравни. тельно с ловушками на основе неолита или гранул активизированного дре. весного угля.

Они сокращают обратяое натекаине на 99л4к, уменьшая прн этом нв !Π— 20сй быстроту откачки. Квк оказалось, прн использовании для поддержания рабочего режима диффузионного пасоса вращательного масляного насоса, пары последнего достигают вакуумной камеры, распра- !92 2. Вакуумные насосы двудрвтврнвгв 183 стрзияясв через диффузионный насос !1Ц. Однако если в линию диффузионной откачки встроена ловушка, в аннин предварителыюн откачки ловушка не мужна.

2) Двухроторные насосы (насосы Рутса). Насосы без компрессионной камеры, перекачивающие газы подталкивающим действием быстровращающихся деталей, называются вращательными компрессорами. Наиболее характерным представителем насосов этого типа является так называемый насос Рутса, нмеюшяй пару двухлопастиых, точно подогнанных друг к другу роторов. Их характерные очертания и принцип действия насоса в целом показаны на рнс. 4.

В первой позиции воздух поступает со стороны впускного отверстия, затем некоторая часть его захватывается нижним отором (вторая позиция). третьей и четвертой фазах этот объем воздуха вытзлкивается в выпускное отверстие. О Видно, что в четвертой позиции верхним ротором захва- О ~О» чена новая порция газа, которая в процессе следующей чет.

верти цикла будет также удалена. Пва вращающихся из- б 2. встречу ротора точно подгоняются друг к другу и работают без какой.либо жидкой ) нли внутренней смазки. Коэф- О СО» фицнснт компрессии насоса ограничивается обратным ио- О током газа, и поэтому предель. ный вакуум для насосов мого типа сильно зависит от давления газа у выпускного отвер.

стня. Возможна откачка иа. рив. к прввдвв двввуввв встречу атмосферному павле- ввсвсв !ввввсв рутвв! пню, однако в этом случае для отвода выделяющегося нз-за трения тепла необходимо принуди. тельное охлаждение насоса. Обычно же к двухроториым насосам подсоеаиншот вращательные масляные, при этом отношение скоростей откачки рекомендуется подбирать равным ! О': 1 1 Щ. Следовательно, двухроторные насосы должны иметь большие скорости откачки, которые для серийных моделей достигают значений !Ов — !Ов л с-л. В комплекте с одноступеинмми вращательными масляными насосами онн имеют рабочие диапазоны давлений от 1 до 10-з мм рт. ст., а с двухступеннымн — от 1О-з до !О-в мм рт.

ст. При таком соединении с вращательными масляными насосами через насосы Рутса имеет место обратное натекание паров масла, хотя в самих двухроторных насосах масло не используется. В эгон случае в состав остаточных газов при р = !О-' мм рт. ст. входят главным образом СО и углеводороды, а также в меньших количествах Н,О и Нз ! !О!. Главным достоинством двухроториых насосов является их высокая производитель. ность в той области давления, в которой вращательные масляные и диффузионные насосы работают неэффективно.

Такие насосы в высоковакуумных снстеллах используются редко, однако они представляют интерес с точки зрения экономичности для промышленных применений, требующих разрежения от 10 до 10-з мм рт. ст. [17!. Более детальный знзлнз рабочих характеристик и кривых быстроты откачки этих насосов опубликованы Винзенбургером !!8!.

Гл. 2. Техянка высокого вакуума 2) Турбомолекуляршхе насосы. Турбомолекулярные насосы о помощью быстровращэющнхся поверхностей, которые сообщают сталкввающнмся с ннмн молекулам газа тангенцнальный ямпульс, создают поток газа, направленный в сторону насоса предварнтельной откачки. Прн давленвн„ близком к атмосферному, ударяющиеся о вращающуюся поверхность мо.

лекулы увелнчнвают составляющую скорости в направления вращения. Прн столкновении с другннн частнцамн газа онн передают вм свой импульс. Поэтому результирующий газовый поток пропорцнонален вязкости газа. Прн ннзкнх давлениях поток газа становятся молекулярным н с врщцающейся поверхностью сталкиваются практически все молекулы. В резуль.

тате эффективность откачки возрастает н коэффициент компресснн уже Рис. ь. тгааомоагйгаавнна Магас Беааьа !$э!. не зависят от давленая со стороны выпускного отверстия. Этот коэффн. циент тем выше, чем уже зазор между вращающейся поверхностью н стенкой, сквозь которую газ должен проходнть. Теоретически для бесконечно малого зазора отношение даеленнй равно 1: !О' )19). Уже первые модели турбоиолекулярных 'насосов имели достаточно малые зазоры )о! 30 хо 50 мкм), но плотная подгонка роторных н статорных днсков была чревата опасностью загнрання из-за термического расшнрення деталей илн попадання крупных пылинок.

Для получения высокого вакуума Векером П9) на основе действующих по этому прннцнпу насосов была разработана новая конструкция, нзвестная теперь под названием турбомолекулярного насоса, схематически изображенная на ряс. 5. Статор н ротор этого насоса разделены на серии дисков с павами, аналогнчнымн лопастям турбины. Зазор между соседними поверхностный достигает 1 мм я проблема допусков нлн предотвращения эатнрання здесь отсутствует. Пря втнх условиях перепад давления между смежными парами дисков невелик, однако поскольку последовательно работают много днсков, то суммапный козффнцнент компресснн насоса достигает значнтельной величины. й рабочем режнме прн 16 1О' об/мнн коэффициент компресснн для водорода равен 250, для воздуха в !О', для паров с ббльшнм молекулярным весом еще выше.

Имеются насосы различных размеров с быстротой откачан для воздуха от 260 до 4000 л/с [20). При дазленнях выше!О-э мм рт. ст. быстрота откачки такого насоса резко падает н для 1 мм рт. ст. и выше составляет всего лишь несколько процентов от номинальной величины. Поэтому для работы турбомолекулярного насоса рекомендуется предваительвое разрежение до 10 з мм рт. ст. Однако насос не выйдет нз строя ри непрерывной работе, например, при О,Э мм рт ст. и может выдерживать кратковременное повышение давления до атмосферного. Предельные возможности турбомолекулярных насосов, по-виднмому, полностью не реализованы.

Исходя нз коэффициента компрессии для воздуха, предельный вакуум должен быть приблпзптельно равен 1О-гамм рт. ст., однако пока что сообшлется о достижении давлений от 1О-з — 1О з мм рт. ст. [21, 22). В состав остаточной атмосферы входят газы с наименьшими молекулярными весамн, т. е. водород и, вероятно, гелий. Несмотря на то, что статор н ротор не нуждаются в смазке, однако масло используется здесь з подшипниках вала турбины. Поэтому возможность попадания в вакуумную камеру паров органически не исключена. По данным Миллерокса [231 поток проникающих через впускное отверстие молекул масла составляет прпблнзнтельно 104' з секунду.

Характеристики

Список файлов книги