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如何缩短真空系统的抽气时间?

2019/4/9 10:46:29 真空系统 真空泵厂家 好凯德

任何真空系统都希望尽量缩短抽气的时间,这关系到提高效率和降低能耗,但并不是所有的真空应用都具有缩短抽气时间的条件。可以把不同的真空应用分为两大类:一类是不改虑系统内的放气量,而只有真空度的要求;另一类是要求真空室内充分的放气,即放气率要降到某一临界值。这两类不同的应用对泵配置的要求是不一样的。对于前一类应用,如真空度要求在0.5pa以上,只要时间常数足够的小,便可昼量缩短抽气的时间。但如真空度要求在0.5Pa以下,就必须改虑放气对压力变化的影响。放气量随时间的变化缓慢。特别是在无烘烤的情况下。要在预定较短的时间内达到较高的真空度,就必须以较大的抽速抽除较大的放气量。也就是说如放气量为Q,泵的有效抽速为S0,则可达到平衡压力P=Q/S0。如平衡压力确定,则达到的时间越短,要求泵的有效抽速就越大。蒸发镀膜就是典型的这类的应用,由于蒸镀的速度快,时间短,所以不考虑放气量的影响(即活性气体的影响)。但蒸发粒子的能量低,要求绝大部分粒子无碰撞地沉积到工件上,以保证结合力及减少散射,这就要求真空室内的平均自由程不小于蒸发源到工件的距离,与此相应的压力约在1×10-2Pa,这便是蒸发镀膜对真空度的要求。

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好凯德真空科技:如何在尽量短的时间内达到这一压力,就对好凯德泵的有效抽速提出了要求,原则是时间越短,由于放气量越大,有效抽速就要求越大。所以蒸发镀膜一般配置抽速强大的油扩散泵机组,功率有数十千瓦,几分钟至十几分钟内便可达到工作真空度,但该系统对工件造成的油蒸汽污染是难以避免的,特别是塑料金属化膜层易发黄。目前涡轮分子泵抽速满足不了大型蒸发镀的需要。而大抽速的低温泵又是工业化规模镀膜所承受不了的。根据被抽空间气体负载的特性,利用分子增压泵抽除永久性气体,结合低温冷凝水捕集泵抽除水蒸汽,有望实现大抽速获得清洁真空的全新抽气工艺。真空室内压力在0.5Pa以上时,主要气体成份是永久性气体,而0.5Pa以下的主要气体成份是水蒸汽(90%)。由于分子增压泵具有超强的中真空抽气能力,从100Pa到0.5Pa抽气时间极短,而在0.1Pa以后启用低温冷凝水捕集泵,可在较短时间内使室内压力降低1个数量级,达到1×10-2Pa。对于3-5m3的大型蒸发镀膜设备,配置3-4台1000升/秒的分子增压泵和一台功率5kw的低温冷凝水捕集泵便能实现上述的抽气工艺,这无疑具有开创性。对于后一类应用,由于放气量变化依赖于温度和时间,而与气相空间的压力关系不大,只要压力低于现存吸附量所对应的平衡压力即可,一般在抽气过程中均满足此条件。因此,用强劲的抽速即使在很短的时间内把空间压力降至很低,依然不能明显减少真空室内的放气量,而必须配置合适的抽速,在合理的烘烤温度下,在合理的时间内使放气量达到真空系统工艺要求的水准,这一般要历经数十分钟的时间。这类应用较为典型的有钛金行业的溅射镀膜和离子镀膜,稀土永磁材料熔炼等。其中,过量的活性气体会影响膜层的品质和材料的质量,因此工艺中均有一段较长时间的精抽过程。


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