高真空泵介紹（分子泵、擴(kuò)散泵、低溫泵）

高真空泵浦介紹<分子泵、擴(kuò)散泵、低溫泵>項(xiàng)目1.高真空定義以及高真空泵浦分類2.TurboPump的介紹以及使用上的注意事項(xiàng)3.DP的介紹以及使用上的注意事項(xiàng)4.低溫泵浦介紹以及使用上的注意事項(xiàng)高真空泵浦分類1.高真空定義壓力在1×10-3到1×15-6毫米汞柱范圍內(nèi)的真空

2.高真空分類①、分子泵（Turbopump）②、擴(kuò)散泵（diffusionpump）③、低溫泵（diffusionpump）分子泵的介紹TMP的構(gòu)造及特長(zhǎng)<1>轉(zhuǎn)子：<2>葉片間距與寬度比<3>葉片與轉(zhuǎn)動(dòng)盤面之角度<4>壓縮級(jí)的數(shù)目ROTOR為一體成型PUMP的排氣原理(1)例：Ar平均速度是390m/s(15℃)ROTOR周速度

250～400m/s.STATOR翼ROTOR翼依據(jù)rotor的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，給予氣體分子朝特定方向（排氣口端）運(yùn)動(dòng)的能量PUMP的排氣原理(2)粘滯流及分子流λ：平均自由徑分子流：由氣體分子反復(fù)地向管壁沖撞及反射而移動(dòng)之。粘滯流：由氣體分子間反復(fù)地相互碰撞推擠而移動(dòng)。8磁浮控制原理(1)依SENSOR電壓的變動(dòng)來(lái)控制供給磁石的電流,使磁浮體保持在中心位置.9感應(yīng)型SENSOR(2)旋轉(zhuǎn)體的位置若有變動(dòng)，線圈會(huì)感應(yīng)而隨之變動(dòng)，此變動(dòng)是指電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。磁浮控制單元(3)電磁石変位SENSORROTOR(SHAFT)根據(jù)SENSOR檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)體位置的訊號(hào)，透過(guò)磁石，對(duì)SHAFT的另一端做吸引的動(dòng)作，使磁浮對(duì)象浮到中心位置。五軸控制,全方位安裝12Rotor,Stator及其他零件間的空隙因Rotor與T/DBearing的間隙為最小.即此可防止Rotor或Stator與其他零件相互接觸。13停電時(shí)的動(dòng)作平常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電流停電時(shí)的電流PUMP發(fā)生停電時(shí)，由rotor的回轉(zhuǎn)的動(dòng)能持續(xù)發(fā)電，繼續(xù)磁浮控制。.14停電時(shí)動(dòng)作的時(shí)間変化磁捊控制持續(xù)同時(shí)做減速動(dòng)作,直到一定的回轉(zhuǎn)數(shù)時(shí),發(fā)電能力即完全消失,而touchdown於bearing之上,之後再藉由T/DBearing的回轉(zhuǎn)抵抗緩緩的減速直到完全停止?停電時(shí)動(dòng)作通常停止時(shí)動(dòng)作使用上的注意事項(xiàng)161.cable要確實(shí)安裝插入Pump,controller及cable間有互換性?在做更換時(shí),請(qǐng)務(wù)必確認(rèn)cableconnector有確實(shí)安裝好.172.請(qǐng)?jiān)谝?guī)定的容許壓力下使用.MFCprocessgasventinggas(inertgas)lessthan1500SCCMpurgegas(inertgas)20～30SCCMprocesschamberthrottlevalvemainvalveforevalvebypathvalveventinggas(inertgas)lessthan1500SCCMDrypumpTMP吸気口圧力:67Pa*–2003LM200Pa*–403LM

排気口圧力:270Pa*-2003LM400Pa*-403LM183.其他的使用注意事項(xiàng)如有以下的狀況發(fā)生時(shí)會(huì)導(dǎo)致puma故障，故請(qǐng)避免之。a)避免抽含有Ga(鎵)Gas的氣體?（如有此需求,請(qǐng)與SMZ聯(lián)絡(luò)）。b)避免抽固態(tài)異物。c)避免堆積多量之反應(yīng)生成物。d)避免給予強(qiáng)大的外部振動(dòng)(許容最大値:0.1G/50Hz)。e)避免于強(qiáng)大的磁場(chǎng)中運(yùn)轉(zhuǎn)

(許容最大値:半徑方向3mT軸方向15mT)。f)避免放射線干擾

(許容最大値:5000rads)。g)避免Plasma侵入。h)避免使用非規(guī)定范圍的電壓,Purge流量,壓力,冷卻水量等。i)避免反復(fù)地大氣突入。19Troubleshooting(1)-Action請(qǐng)先確認(rèn)controller面板上的alarmNo.↓參照使用說(shuō)明書確認(rèn){可能的原因}及{處理方法}

↓依據(jù)處理方法將trouble原因去除20島津分子泵使用注意事項(xiàng)請(qǐng)相關(guān)人員仔細(xì)閱讀并充分理解島津分子泵及其控制器的操作說(shuō)明書分子泵運(yùn)轉(zhuǎn)之前請(qǐng)確認(rèn)分子泵安裝穩(wěn)妥，電纜線正常連接并鎖緊分子泵在通電后及正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)體是由電磁力支撐懸浮的，請(qǐng)盡量不要碰撞泵體、控制器和纜線當(dāng)換靶或做設(shè)備保養(yǎng)需要停止分子泵時(shí)，請(qǐng)先給出停機(jī)指令（STOP），待分子泵減速結(jié)束，ROTATION指示燈熄滅（液晶顯示屏上顯示STOP及轉(zhuǎn)速顯示為0%），確認(rèn)分子泵已經(jīng)完全停止，才可以關(guān)掉電源。如需要拆下纜線，在如前述正常停止分子泵并關(guān)掉對(duì)應(yīng)的控制器電源后，才可以拆下與分子泵對(duì)應(yīng)的纜線。分子泵在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)絕對(duì)不能拔下電纜插頭當(dāng)需要對(duì)腔體恢復(fù)大氣時(shí)，務(wù)必等分子泵完全停止時(shí)再進(jìn)行放氣21島津分子泵使用注意事項(xiàng)當(dāng)遇到意外斷電時(shí)，分子泵會(huì)發(fā)生報(bào)警（POWERFAILURE），此時(shí)分子泵會(huì)自發(fā)電以維持內(nèi)部旋轉(zhuǎn)體保持懸浮狀態(tài)，同時(shí)減速運(yùn)行（BRAKE），在減速到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，自發(fā)電停止，旋轉(zhuǎn)體掉落（TOUGHDOWN），由保護(hù)軸承支撐繼續(xù)旋轉(zhuǎn)減速直至完全停止。在分子泵旋轉(zhuǎn)體掉到保護(hù)軸承上時(shí)，分子泵會(huì)發(fā)出比較大的聲音，這種情況是正常的。遇到意外斷電時(shí)，請(qǐng)?jiān)O(shè)法盡快恢復(fù)供電，如能在5分鐘之內(nèi)恢復(fù)供電，則不會(huì)發(fā)生TOUGHDOWN，旋轉(zhuǎn)體會(huì)恢復(fù)懸浮狀態(tài)，重新啟動(dòng)也可以進(jìn)行。當(dāng)發(fā)生人為誤操作導(dǎo)致斷電時(shí)，請(qǐng)及時(shí)恢復(fù)供電，需要分子泵繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，請(qǐng)按RESET按鈕（按第一下，報(bào)警蜂鳴器消音，按第二下，報(bào)警復(fù)位，報(bào)警指示燈熄滅），之后給出啟動(dòng)（START）指令。分子泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，請(qǐng)盡量避免在泵體及控制器附近進(jìn)行會(huì)產(chǎn)生比較大的震動(dòng)、噪音和磁場(chǎng)的作業(yè)，例如沖擊鉆作業(yè)等每日檢點(diǎn)分子泵及控制器的運(yùn)行狀況，如聽(tīng)分子泵聲音，查看控制器LCD的顯示信息或監(jiān)視軟件上的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，檢查真空度和冷卻水狀況。22Softwareoperationfunction

23Troubleshooting-Alarmcheck24Protectionactionofalarm25擴(kuò)散泵的介紹26DP的結(jié)構(gòu)及特性利用低壓、高速和定向流動(dòng)的油蒸氣射流抽氣的真空泵。27

這種泵的極限真空為10-4～10-5帕，工作壓力范圍為10-1～10-4帕,抽速范圍為幾十至十幾萬(wàn)升／秒（1升＝10-3米3）。當(dāng)油擴(kuò)散泵用前級(jí)泵預(yù)抽到低于1帕真空時(shí),油鍋可開始加熱。沸騰時(shí)噴嘴噴出高速的蒸氣流，熱運(yùn)動(dòng)的氣體分子擴(kuò)散到蒸氣流中，與定向運(yùn)動(dòng)的油蒸氣分子碰撞。氣體分子因此而獲得動(dòng)量，產(chǎn)生和油蒸氣分子運(yùn)動(dòng)方向相同的定向流動(dòng)。

DP的原理28

利用高分子量高速運(yùn)動(dòng)之蒸氣分子，經(jīng)由碰撞把動(dòng)量轉(zhuǎn)移給待抽氣體，賦予被抽氣體單一方面的動(dòng)量，并將之排往較高壓力之區(qū)域。由幫浦底部蒸發(fā)的油蒸氣往上流動(dòng)，在每一級(jí)的環(huán)狀噴嘴處以超聲速速度(SupersonicSpeed)向下噴射，蒸氣流離開噴嘴后，略為散開，形如傘狀。由幫浦上方填空室擴(kuò)散而至之氣體分于被油蒸氣碰撞后，往下移動(dòng)至較高之壓力區(qū)域以達(dá)到壓縮作用，亦即抽氣效果，油蒸氣最后到達(dá)冷卸之幫浦機(jī)體內(nèi)部并被凝結(jié)(Condensed)，且往下流回幫浦油槽。單一級(jí)噴嘴內(nèi)油蒸氣及被抽氣體分子的運(yùn)動(dòng)。通常擴(kuò)散幫浦有3至4個(gè)壓縮級(jí)，待抽氣體由最頂端一級(jí)逐級(jí)被壓縮，以至最后出前級(jí)幫浦(機(jī)械幫浦)抽除。DP的原理2930

擴(kuò)散幫浦早期最擔(dān)心的是真空油的回流污染腔體，雖然使用低蒸氣壓的真空油，但是油氣在高溫運(yùn)作時(shí)，難免還是會(huì)有油氣回流的現(xiàn)象（見(jiàn)圖4.24）。為了避免該現(xiàn)象,現(xiàn)代的擴(kuò)散幫浦都附帶一些組件，圖4.25便是該組件的外貌，該組件一般稱之為baffer，該baffer置於擴(kuò)散幫浦的上端，藉此將油氣擋下，除此之外加一個(gè)coldtrap也是一個(gè)非常重要的附件，每次使用擴(kuò)散幫浦之前便將coldtrap加滿液態(tài)氮，如此一來(lái)當(dāng)油氣吸附到coldtrap的內(nèi)部時(shí)，便馬上冷卻下來(lái)，如此油分子根本無(wú)法到達(dá)腔體內(nèi)部。圖4.26便是一般常見(jiàn)的coldtrap的外貌以及與gatevalve的組合。DP注意事項(xiàng)3132低溫泵的介紹33cryopump的結(jié)構(gòu)及特性利用低溫表面冷凝氣體的真空泵，又稱冷凝泵。低溫泵是獲得清潔真空的極限壓力最低、抽氣速率最大的真空泵34

驅(qū)動(dòng)He氣通過(guò)壓縮機(jī)的壓縮后,以高壓形態(tài)供給冷凍機(jī),將蓄冷器和氣缸的室溫側(cè)連在一起,借助切換閥接在He氣壓縮機(jī)的高壓與低壓側(cè)。此外,再將蓄冷器和氣缸切換到低溫側(cè),氣缸內(nèi)有一個(gè)活塞連桿,借助曲柄連桿機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)。為使G-M循環(huán)冷凍機(jī)更小型化緊湊化,在活塞桿內(nèi)采用了蓄冷器構(gòu)造

用活塞密封被隔氣缸內(nèi)的壓縮氣體,通過(guò)活塞的上下移動(dòng),使里面的被隔氣體膨脹,就可使其吸收外部的熱量。如果,從外部傳入的熱量較少或者根本沒(méi)有,處于斷熱狀態(tài),氣體本身就會(huì)降溫。這種吸收外部熱量下降自身溫度的過(guò)程,從能量守恒的角度來(lái)分析,正好與活塞對(duì)外做的功相等。這就是制冷的基本原理。cryopump的原理35cryopump的制冷過(guò)程

36①活塞桿在低溫側(cè)狀態(tài)時(shí),高壓側(cè)的閥門打開。那么,膨脹室(氣缸的低溫側(cè))的容積和壓力變化,是從A—B的移動(dòng)(P—V曲線圖)。②高壓側(cè)的閥門仍處于開啟狀態(tài),活塞桿向室溫側(cè)移動(dòng)。由室溫側(cè)通過(guò)蓄冷器的He氣被變?yōu)榈蜏貧怏w,向膨脹室移動(dòng)(B—C的移動(dòng))。③低壓側(cè)的閥門打開,高壓側(cè)閥門關(guān)閉。膨脹室內(nèi)的He氣在移動(dòng)過(guò)程中,一邊膨脹一邊通過(guò)蓄冷器。此時(shí),就產(chǎn)生了冷凍(C—D的移動(dòng))。④殘留的低壓He氣,在活塞桿的作用下返回到壓縮機(jī)的低壓側(cè)(D—A的移動(dòng))。

冷凝泵的整個(gè)工作過(guò)程為:膨脹、吸熱、制冷。壓縮機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程為:壓縮、放熱、冷卻。cryopump的制冷過(guò)程

371.1再生時(shí)間

①根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期,定期進(jìn)行再生。

②制冷能力降低時(shí)(溫度達(dá)不到20K以下;真空度差),進(jìn)行再生。1.2再生種類

①通常再生:3～8h。

②急速再生:當(dāng)泵內(nèi)含有毒性、腐蝕性、可燃性氣體以及大量的O2、水時(shí),泵停止后,進(jìn)行短時(shí)間再生。1.3急速再生的實(shí)施

①關(guān)閉高閥,將加熱N2或室溫N2氣由PurgeGas口導(dǎo)入泵腔,被稀釋的毒性氣體就會(huì)通過(guò)排氣閥放出。這時(shí),冷板的溫度若達(dá)不到77K以上,泵室的壓力就上不去,氣體也就無(wú)法釋放出來(lái),而又會(huì)被凝縮在冷頭上。用N2進(jìn)行沖洗時(shí),最好采用專用的放氣管道來(lái)排出N2氣。不得已要從安全閥釋放時(shí),由于易產(chǎn)生真空泄露,所以,有必要對(duì)安全閥進(jìn)行清洗。

②用加熱毯進(jìn)行加熱。但要注意加熱時(shí),溫度不能超過(guò)70℃。否則,會(huì)損壞冷凝泵。cryopump的再生

38①冷凍機(jī)運(yùn)行是否平穩(wěn)。②馬達(dá)旋轉(zhuǎn)是否為順時(shí)針?lè)较?。③溫度、真空度是否正常。④泵體外側(cè)是否有冷凝水存在,否則,需進(jìn)行再生。⑤H2蒸汽壓溫度計(jì)在室溫狀態(tài)(即暴露在大氣中)的值是否在4.7～5.7K間。否則,溫度計(jì)可能有問(wèn)題。cryopump的點(diǎn)檢

394.1真空不良可能產(chǎn)生的原因。

①真空安全閥泄露。

②冷板安裝不正確、劣化、再生不良。

③前級(jí)泵抽氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng),使油返回到真空室后又被吸附到冷板上。

④制冷溫度達(dá)不到20K以下:a1冷凍機(jī)制冷能力劣化;b1壓縮機(jī)壓縮能力降低(很少發(fā)生);c1He氣壓力過(guò)低;d1He氣充填壓力過(guò)高。

⑤若仍然不行,則可能是冷凍機(jī)的相位角有偏差。這時(shí),需按照以下步驟重新進(jìn)行調(diào)整(參照?qǐng)D4):a1首先,使活塞連桿處于頂部死區(qū)ê的位置(偏心輪最高點(diǎn));b1然后,把偏心輪逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)30°(é的位置),使低壓閥閉合,高壓閥處于閉合/開啟臨界狀態(tài)。此時(shí),臂式閥桿處于懸空狀態(tài),即,沒(méi)有接觸閥芯。用手伸進(jìn)視鏡窗孔中轉(zhuǎn)動(dòng)二個(gè)大軸承,應(yīng)感到很輕;c1若仍然感到很重,則可擰掉二側(cè)的堵頭,通過(guò)調(diào)整臂式閥桿的調(diào)整螺釘來(lái)加以修正。使低壓閥閉合,高壓閥處于閉合?開啟臨界狀態(tài)(靠近高壓管的一側(cè)為高壓閥。即,第二個(gè)臂桿)。cryopump的故障查找

40①馬達(dá)沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)(溫度仍為室溫)。a1由壓縮機(jī)來(lái)的電源無(wú)電;b1機(jī)械性能不良(曲軸歪曲或折短、軸承損壞),尤其