真空系统结构Word格式文档下载.docx

真空系统结构Word格式文档下载.docx

《真空系统结构Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《真空系统结构Word格式文档下载.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

同時管徑小，易積塵，需定期清洗保養測試。

Roughvalve:

粗抽閥，當腔體真空較低時，絕對不能打開GateValve用分子pump抽真空。

在確認GateValve和ForelineValve關閉的情況下，開啟RoughValve，抽腔體真空到300mTorr以下。

Purgegasvalve:

有些製程會產生大量粉塵，因pump底部有用於冷卻pump的冷卻盤，會致大量積塵於冷卻部分，用N2吹掃可減少這方面的影響，另外也作冷卻軸承等用途。

真空閥門有幾個典型的結構如:

隔膜閥、真空球閥、真空蝶閥、插板閥、擋板閥、電磁閥、針閥、超高真空閥、玻璃真空活塞、無油玻璃真空閥。

而真空閥門的設計也很重要。

對於構成管路一部分的閥門，其流導大小是一個重要的性能參數。

對於主要用來起開關氣路作用的閥門，閥板關閉的密封性能也是重要的性能參數之一。

密封性能是用其漏氣率來衡量的。

對於主要用來調節氣流大小的閥門，能夠調節氣流量的精度及範圍，則是一項重要的性能參數。

對於全金屬超高真空閥門，每次關閉是否性能穩定?

使用壽命是否長?

是其主要的性能指標。

一般對真空閥門的要求:

1.閥門的密封性能要好，閥板密封處的漏氣率要小

2.閥板開啟後應盡可能有較大的流導、閥門內所用材料應有較低的飽和蒸氣壓，高抗腐蝕性能和高化學穩定性、耐磨損、壽命長，超高真空閥門應能耐烘烤（400～450℃）

3.閥門結構要簡單，開關輕便省力，有標誌，傳動機構在高壓側

4.真空閥門的型式、基本參數、連接尺寸和技術條件應按國家專業標準執行。

橡膠墊圈:

橡膠墊圈密封是利用閥板與閥座間壓緊橡膠墊圈，依靠橡膠彈性變形填塞表面不平來實現的密封。

選擇真空閥門的密封結構時應注意以下幾點：

a．盡可能減少閥板下高真空側的放氣因素，例如選用放氣率小的密封墊材料等．b．關閥後密封圈截面上有最大的壓縮變形．c．結構力求簡單；

d．製造方便；

e．密封元件便於拆卸和修理。

閥門關閉的密封性能好壞決定於密封墊填塞閥座表面不平的程度。

影響這種填塞程度的因素有二方面：

a．密封墊材料的硬度和壓緊程度；

b．閥座表面的粗糙度。

金屬墊圈:

針閥或是超高真空系統中的金屬墊密封閥門。

一般來說，閥板用軟金屬紫銅、無氧銅、鋁、鎳和鉛等製成，銅、鋁、鎳要預先經過退火處理。

閥座用硬金屬不銹鋼等製成刀口形。

它們都是依靠軟金屬受壓產生塑性變形與閥座密合達到密封的。

為保證密封，每次閥板關閉時刀口的壓痕必須重合。

為此除了閥板的傳動上應有精確的導向機構外，刀口尖還應倒圓。

真空閥門的選擇:

真空閥門的傳動動力主要有手動、磁動、氣動、電動和液動。

選擇閥門動力主要考慮①操作方便；

②工作可靠。

例如手動適合於小型的，自動化程度要求不高的和試驗用的設備上應用的閥門；

而大型工業生產用的自動化程度高的設備上的閥門，則必須用磁動、氣動、電動或液壓的。

一般說來，磁動閥門口徑都較小，動作較快，電磁電源也較方便；

而氣動閥門突出的特點是動作快；

兩者都適合於作保護性的閥門。

電動（即電動機傳動的）和液壓的閥門，都是需要大動力的閥門，尤其是液壓傳動的閥門，動力小了不合適，它不像電動的閥門，常常因為電源方便而被採用。

實際上，不管採用哪種動力，都必須保證閥門工作可靠。

打開閥板的先導裝置:

有的真空閥門在開啟閥板之前，需要先使閥板上下的氣壓平衡，避免壓差過大使傳動裝置超負荷而受損害，這就要用到先導裝置。

先導裝置還可用來在閥板上下壓差較大的情況下，用較小的傳動力打開閥板。

壓力計（Gauge）:

真空氣壓計（Vacuumpressuregauges）簡稱真空計（Vacuumgauges）。

是依據各種物理原理來量測壓力或分子數目的多少。

依量測範圍分類:

（1）粗略真空計量測範圍：

760~1Torr

（2）中度空計量測範圍：

1~10－３Torr

（3）高度真空計量測範圍：

10-3~10－7Torr

（4）超高真空計（Ultrahighvacuum）量測範圍：

10-7Torr以下。

依工作原理分類:

液體靜態真空計、機械式真空計、熱傳導式真空計、半導體式真空計、黏滯性真空計、離子化真空計、氣體分壓分析儀、氦氣測漏儀、電容式真空計。

機械式真空計:

利用（容器內）氣體粒子之熱速度作用於（容器內）受力表面來直接量測壓力之真空計。

電容式真空計:

為薄膜真空計（DiaphragmGage）的一種，利用薄膜兩邊壓力不同而使薄膜偏移，以改變電極間之距離，並使電容也因而改變，故可求得壓力之變化。

目前利用電容式原理製造之真空計，其量測範圍可從數十倍大氣壓力至１０－５（１０－３Pa）。

以電容式真空計作為轉移準器時值得注意的是，溫度變化的影響很大，因此沒有溫度控制裝置時，必須對溫度變化的影響作詳細評估。

熱偶真空計:

熱偶真空計是一種用途很廣的真空計，主要用來測試機械幫浦、吸附幫浦、及擴散幫浦前置部份運轉中真空系統內氣壓的大小，在燈泡製造工業、真空冶金工業、半導體電子工業、以及實驗室從事研究的範疇內使用極多。

對真空儀器設備有測漏功能。

利用熱電偶感溫特性直接量測真空感測頭內的發熱燈絲的溫度，由溫度變化即可知真空壓力的變化。

離子化真空計:

為一間接量測壓力之真空計，一般用於高真空以上利用量測真空系統內剩餘氣體分子之數量來推導出真空壓力。

內部兩大構造:

Sensor：

感測頭多為金屬或玻璃之外殼，內部至少有電子電流產生裝置、電子加速裝置及離子電流收集裝置。

Controller：

控制器提供感測頭所需之電源電路，如燈絲加熱之電源。

真空系統材料的選擇:

一個真空系統所使用的材料包括金屬，玻璃，陶瓷以及一些特殊橡膠。

要求的需求有:

1.足夠的機械性質阻擋內外壓力差

2.足夠的緻密性抵擋氣體的滲透。

3.低的蒸汽壓及溢氣量

4.好的製造特質以便容易成型並同時能夠抗惡劣工作環境。

氫在金屬中的滲透率與壓力的平方根成正比。

氫在玻璃以及橡膠中乃是以

分子形態進行擴散並穿透，其滲透率與壓力呈線性關係。

鋁對氫的阻擋特性最佳，而銅幾乎是對所有的氣體分子都具有很小的滲透率。

鎳對氫的滲透率較高，因此若有以水來當作冷卻作用時，為防止氫氣的滲透，以銅取代鎳是較佳的選擇。

一般的金屬其蒸汽壓都很低，然而有少數金屬其蒸汽壓在真空系統baking時會影響到真空度。

例如黃銅，有些螺絲含有Cd，303不鏽鋼含有S以及Se。

含有Zn以及Pb者之合金在工作環境達400-500C時，將會嚴重破壞真空。

在超高真空中選用金屬不外乎是，不鏽鋼，鎳合金，無氧銅。

金屬一般在真空系統中擔任反應的部份，它必須能夠被容易焊接，接合以及密合。

材料自身要有好的機械性質，能夠抗壓力，同時低蒸汽壓，低溢氣量且對氣體有極佳的抗滲透率。

若對於特殊用途，如燈絲，絕熱或是熱傳導則是另當別論。

常見的金屬有鋁以及不鏽鋼。

不鏽鋼中，氫的滲透率會因碳的含量增加而

變化，因此低碳鋼的不鏽鋼是較佳的選擇。

玻璃對於氣體的滲透程度取決於玻璃的緻密以及氣體分子的大小而定，密度越大者，氣體分子越大者。

滲透率越小。

一般的玻璃比其單晶的石英，其阻擋He氣體滲透的能力小107倍。

至於其他氣體也是如此。

真空洩漏的可能性:

不理想之焊接或封合；

包括氬焊、銀銅焊等之焊接缺失以及玻璃與金屬陶瓷與金屬，Ｏ型環等封合缺失。

器壁太薄，在微觀的情況下出現了小裂痕，或者器壁材質不良有沙孔，細縫以及腐蝕等等。

氣體之擴散現象而穿透器壁。

真空零件的處理:

一般置於超高真空內的零件都必須經過高溫的處理，以降低溢氣的問題。

銅金屬最好採用無氧銅，因為銅氧化物會與氫氣形成水氣，同時銅金屬本身將會產生孔隙。

若有螺絲與螺帽最好不要結合進行高溫減少逸氣量的處理，避免兩者結合，所以有些螺絲會進行特殊處理（如中間穿孔）。

低溫真空的減低逸氣量處理不會達到效果，唯獨高溫才有成效。

Pump:

Vacuumpump的選擇:

1.真空度範圍

2.操作氣體的性質

3.成本（pumpingspeed）

Vacuumpump依處理氣體的分類:

1.排氣式：

將真空裝置內的氣體輸送到較高壓力的外部而排出。

（1）機械幫浦（Mechanicalpump）。

（2）蒸氣噴流幫浦（Vaporstreampump）。

2.貯氣式：

捕捉真空中之氣體，將其永久或暫時貯藏在幫浦中

而不排出。

（1）化學吸附幫浦（Chemicaladsorptionpump）。

（2）吸附幫浦（Sorptionpump）。

（3）冷凍幫浦（Cryopump）。

機械幫浦（MechanicalPump）:

利用機械能力直接將氣體排送出系統，其作用原理可分為：

1.將氣體自低氣壓處捕捉後經壓縮送至高氣壓處，利用此原理者通常可直接將氣體排到大氣中，若真空系統之最初氣壓為大氣壓時，通常只有利用此類幫浦可將其抽低，故真空系統之前段幫浦大都採用此類幫浦。

2.利用幫浦中迅速轉動之機件給予氣體高速率，以使其自低氣壓處向高氣壓處運動。

此類幫浦通常需與前段幫浦串聯使用，當氣體分子運動至高氣壓處時，立即被前段幫浦捕捉排送到外界大氣中。

Pump種類:

迴轉油墊幫浦（Rotaryoil-sealedpump）:

幫浦內部有一旋轉的偏心轉子（rotor），轉子上有一對受彈簧力之翼（vane）。

此對翼因彈簧的壓力在轉子旋轉時，經常接觸在幫浦的靜子（stator）壁上，靜子外界貯滿幫浦油，油會經靜子上的小油路滲入靜子內壁，當轉子轉動時，轉子及轉子上的翼會與靜子內壁接觸處形成一層油膜以維持氣密。

因為轉子的軸為偏心，故幫浦內之氣體在轉子轉動時被壓縮，而轉子到幫浦的進氣口處就形成局部真空，真空系統內的氣壓因大於幫浦進口處之氣壓，於是被抽入幫浦中。

當轉子繼續轉動，幫浦內的氣體受到壓縮直到超過大氣壓力時，就推開靜子上的單向吊耳活門（flapvalve），經由油槽進入大氣中。

迴轉油墊幫浦的操作範圍在大氣壓力到10-4torr。

Rotarypump在排氣的程序上可區分第一階段排氣與第二階段排氣，一般常見的pump都只有一次的排氣，也就是說氣體進入pump之內，隨即就被送到大氣中，但若是將第一次的排氣再送入另一個pump的入氣口，此過程則稱之為第二階段的排氣。

這樣的組合其最大的功用在於能夠提升Roatrypump的終極壓力，同時也會加快排氣速度。

魯氏幫浦（Rootspump）:

轉子為一對８字形的轉軸，轉子與轉子間以及與靜子間的接觸點間隙不能大於0.1mm，當轉子迅速轉動時將氣體從低壓處送往高壓處。

幫浦中的兩個轉子其中一個由小馬達直接帶動，另一轉子則被此轉子所連之齒輪帶動。

潤滑油僅加於軸承及齒輪上，轉子與轉子間以及與靜子間完全不用任何潤滑劑。

潤滑油則靠主動轉子軸上帶動的一個小加油幫浦來連續供給。

此種幫浦適用壓力範圍在10到10-2torr，也有可抽真空到10-4torr範圍，依幫浦使用的情形而定。

迴轉吹送幫浦因其操作時轉子處不用潤滑油劑，故不像