Поставка вакуумного оборудования по России
Москва,
ул.Большая Семеновская, д. 40
Примечание: В сводную таблицу занесем промышленно применимые средства откачки не касаясь иникальных систем для специальных применений. Указанные в таблице значения не являются точными, а необходимы для представления продуктов и их возможностей.
| Турбомолекулярный | Диффузионный | Криогенный | Сублимационный | Принцип действия | Увеличение вероятности прохождения молекул через насос посредством столкновения молекул газа с движущимися лопастями насоса | Увеличение вероятности прохождения молекул через насос посредством увлечения молекул газа струей масла | Замораживае частиц газа на криоенных поверхностях насоса | Захват молекул газа активными поверхностях насоса |
| Диапазон рабочих давлений, мбар | 10-2 - 10-8 | 10-2 - 10-8 | 10-2 - 10-9 | 10-5 - 10-11 |
| Быстрота действия, л/с | 50 - 4 500 | 1 000 - 100 000 | 500 - 60 000 | 50 - 2 000 |
| Основные применения | Промышленное напыление R&D установки аналитическое оборудование маленькие HV установки производство полупроводников | Вакуумные печи сварочные камеры напыление пленки Камеры роста кристаллов | Напыление оптических покрытий производство полупроводников Симуляция космоса R&D установки ускорители частиц | Медицинские приборы Ренгеновские трубки Полупроводниковые процессы аналитическое оборудование Ускорители частиц |
Примечание: Конкретный тип насос выбирается не столько из-за стоимости/быстроты действия, сколько из-за соответствия различным требованиям, например: уровень вибрации, скорость по парам воды, чувствительность к прорывам атмосферы, оптимальный диапазон рабочих давлений
В процессе откачки от атмосферного давления до давлений высокого вакуума основным источником газовой нагрузки является воздух камеры. Для высокого вакуума газовыделения материалов, натекания, напуск процессного газа и воздух в камере практически одинаково значимы и необходимы для рассмотрения детально. На рисунке изображена кривая газовой нагрузки в процессе откачки вакуумной камеры объемом 500л от 105Па до предельного остаточного давления (ниже 10-3 Па) с применением форвакуумного насоса 90 м3/ч и высоковакуумного 1000 л/с. Примечание: Данная кривая построена для наглядного пояснения доли компонентов газовой нагрузки в камере в зависимости от времени откачки. Газовые нагрузки от воздуха в камере зависят от давления, что учтено.
qфн - расход газа удаляемый форвакуумным насосом, согласно кривой откачки qвн - расход газа удаляемый высоковакуумным насосом, согласно кривой откачки qгв.мет. - расход газовыделений с металлических поверхностей (камера, внутреннее оборудование) qгв.немет - расход газовыделений с неметаллических поверхностей (уплотнения, смотровые окна) qнат - расход натекания из негерметичностей в вакуумную камеру
Уравнение откачки (в общем виде)
, где S - быстрота действия средства откачки,
p - давление,
t - время,
Ql-поток натекания в камеру,
Qd.met-поток газовыделения с металлических поверхностей,
Qd.nonm- поток газовыделения с неметаллических поверхностей,
Qproc - расход газа подаваемого для протекания процесса
в области высокого вакуума с учетом допущений S=const Ql=const, Qproc=const, Qd.met= Qd.met(t), Qd.nonm=Qd.nonm(t)
Данное уравнение имеет решение, в результате уравнение откачки будет иметь вид:
, где pпред - предельное остаточное давление вакуумного насоса,
pнач - давление запуска высоковакуумного насоса
qгв.мет - удельный поток газовыделения металла
Aмет - площадь поверхности металла
qгв.немет - удельный поток газовыделения неметалла
Aнемет - площадь поверхности неметалла
t0 - константа времени
Время откачки для достижения высоковакуумного давления зависит от натекания, газовыделений (дегазации) с внутренних поверхностей камеры - предварительная обработка внутренних поверхностей имеет значение. Более того использованием материалов, содержащих поры или полости или материалы с высокой газопроницаемостью сделает достижение высокого вакуума попросту невозможным. Внутренние поверхности должны быть максимально гладкими и чистыми.
Величину газовыделения можно определить экспериментально проведением теста повышения давления: система откачивается до предельного остаточного давления, затем камера изолируется от насоса с помощью клапана. Затем в течении времени через промежутки проводят измерения давления в камере.
Количество газа, выходящее c поверхностей, со временем уменьшается, а количество газа, попадающее через течи, остается постоянным. Экспериментально это не всегда легко измерить, т.к. это требует много времени, точных измерений давления, а в идеале определение газовыделения в реальном времени с помощью обработки полученных данных. Из-за озвученных сложностей в оценке газовыделения в реальности широко применяют принцип подобия (переход от существующей системы к проектируемой), а также применяют откачное оборудование с запасом (по давлению и быстроте действия).
Измеренные значения удельного потока газовыделения указаны в Торр·л/(с·см2), в таблице указаны параметры экспериментов, такие как, площадь материала Am в см2, быстрота действия Sa в л/с.
| Материал | Am | Sa | 109 Kml | a1 |
| Алунд (оксид алюминия) (901 Нортон) | 39 | 1 | 400 | 1 |
| Алюминий (мягкая сталь с покрытием, нанесенным распылением) | 65 | 0,4 | 60 | 0,75 |
| Медь | 12 | 0,08 | 20 | 1 |
| Дегуссит (Al2O3) | 12 | 0,1 | 75 | 1,1 |
| Графитовая шерсть (Морганит) | 39 | 1 | 1000 | 1 |
| Железо | 12 | 0,07 | 5 | 1 |
| Мягкая сталь (с небольшой коррозией) | — | 1 | 600 | 3,1 |
| Молибден | 12 | 0,12 | 14 | 1 |
| Муллит (800, Юнайтед Файерклей) | 39 | 1 | 800 | 1 |
| Муллит (Морганит) | 39 | 1 | 620 | 1 |
| Никель | 12 | 0,08 | 10 | 1 |
| Фарфор, глазурованный | 30 | 0,7 | 6,5 | 0,5 |
| Пирекс | 103 | 1 | 7,2 | 1,1 |
| Пирофиллит | 12 | 0,1 | 20 | 1,2 |
| Пирофиллит (обожженный) | 39 | 1 | 1500 | 0,8 |
| Силлиманит (цирконовый) | 39 | 1 | 500 | 0,6 |
| Серебро | 12 | 0,07 | 50 | 1 |
| Коррозионностойкая сталь (зачищенная ICN) | 103 | 1 | 8,3 | 1,2 |
| Коррозионностойкая сталь (свежая ICN) | 103 | 1 | 13,5 | 0,9 |
| Коррозионностойкая сталь (NS22S) | 103 | 1 | 14,4 | 1,3 |
| Коррозионностойкая сталь (NS22S электрополировка) | 103 | 1 | 4,3 | 1 |
| Стеатит (тальк) (Al2O3) | 30 | 0,7 | 90 | 1 |
| Сталь (хромированная,свежая) | 103 | 1 | 7,1 | 1 |
| Сталь (с никелевым покрытием) | 103 | 2,8 | 1,1 | 1 |
| Сталь (с никелевым покрытием, свежая) | 103 | 4,2 | 0,9 | 1 |
| Сталь (хромированная, полированная) | 103 | 1 | 9,1 | 1 |
| Тантал | 12 | 0,07 | 9 | 1 |
| Вольфрам | 12 | 0,07 | 7 | 1 |
| Двуокись циркония (Цирконал Лтд.) | 39 | 1 | 1200 | 1 |
| Цирконий | 12 | 0,15 | 8 | 1 |
