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    離子濺射設(shè)備的真空泵與真空計(jì)的選擇

    發(fā)布時(shí)間:2019-11-17??????發(fā)布人:澤天傳感??????點(diǎn)擊:

    根據(jù)濺射工藝的要求,離子濺射設(shè)備的真空系統(tǒng)中所選用的泵全是無(wú)油泵,有干式泵,無(wú)油渦輪分子泵,低溫泵,熱偶真空計(jì)、冷陰極電離真空計(jì),下面對(duì)這幾種泵和真空測(cè)量系統(tǒng)的特點(diǎn)逐一介紹。

    1、干式泵

    干式泵是指不用油類或者液體密封的變?nèi)菔秸婵毡?,其主要特點(diǎn)是無(wú)油、無(wú)污染,低噪音、低振動(dòng),使用壽命長(zhǎng),采用空氣冷卻,配氣鎮(zhèn)閥,可抽可凝性氣體,在半導(dǎo)體設(shè)備中的應(yīng)用極為廣泛,在本真空系統(tǒng)中它的主要是用來(lái)預(yù)抽離子源、靶室及真空鎖腔體,另外它還用作分子泵的前級(jí)泵,低溫泵再生時(shí)的預(yù)抽泵。應(yīng)用到本系統(tǒng)中,可提高設(shè)備真空區(qū)的潔凈度,減少油污染保證工件的成品率。

    2、渦輪分子泵

    渦輪分子泵是獲得高真空和超高真空的的一種機(jī)械真空泵,依靠高速運(yùn)動(dòng)的葉片將分子驅(qū)向排氣口為前級(jí)泵排走而獲得真空,它無(wú)需泵油作工作介質(zhì),有油潤(rùn)滑軸承的分子泵和無(wú)油軸承分子泵。其中無(wú)油分子泵可實(shí)現(xiàn)任意位置安裝,使用非常方便,是獲得清潔無(wú)油蒸汽污染的超高真空的重要設(shè)備。分子泵主要特點(diǎn)是:?jiǎn)?dòng)快,從接通電源到正常運(yùn)行僅需5-6分鐘時(shí)間;抽速平穩(wěn):它具有較大抽速的壓強(qiáng)范圍寬,在10-2 –10-6帕的壓強(qiáng)范圍內(nèi)都具有恒定的抽速,因而抽氣時(shí)間短,達(dá)到極限真空的時(shí)間也較短;耐空氣沖擊,在渦輪分子泵抽氣過(guò)程中真空系統(tǒng)突然漏入大氣,對(duì)泵的性能不會(huì)構(gòu)成大的威脅,可靠性高。渦輪分子泵的極限壓強(qiáng)為10-8 帕,抽氣速率可達(dá)幾千升/秒。

    3、低溫泵:

    低溫泵是利用溫度極低的表面冷凝氣體、低溫吸附氣體及捕集氣體的機(jī)理來(lái)抽除真空容器的氣體,以獲得高真空和超高真空。它具有抽速大、清潔干凈、極限真實(shí)度高、任意安裝位置的優(yōu)點(diǎn),在離子濺射等半導(dǎo)體設(shè)備中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。它的極限真空度可達(dá)10-9 帕。

    在離子濺射設(shè)備中,真空抽氣系統(tǒng)的抽氣過(guò)程和離子濺射工藝過(guò)程中的壓強(qiáng)是關(guān)系到離子濺射工藝質(zhì)量的重要指標(biāo),因此在離子濺射設(shè)備真空系統(tǒng)中真空的測(cè)量就顯得非常重要,顯然,很難用一種真空計(jì)來(lái)測(cè)量所有真空度的范圍。在本系統(tǒng)中我們選用熱偶真空計(jì)來(lái)測(cè)量低真空101Pa~大氣,冷陰極電離真空計(jì)測(cè)量高真空101Pa107Pa,現(xiàn)將這兩種真空計(jì)簡(jiǎn)單加以介紹。

    4、熱偶真空計(jì)

    熱偶真空計(jì)是一種能較快地測(cè)量出系統(tǒng)中壓強(qiáng)的低真空范圍內(nèi)的測(cè)量工具,它根據(jù)低壓下氣體的熱傳導(dǎo)與其壓強(qiáng)有關(guān)的特性來(lái)測(cè)量壓強(qiáng),它是一種相對(duì)真空計(jì),使用范圍為102 –101帕。通過(guò)改進(jìn)的設(shè)計(jì),測(cè)量范圍擴(kuò)大到大氣。它的工作原理是這樣的:它由通電加熱的熱絲、與熱絲的中點(diǎn)相焊接的一對(duì)熱電偶組成,熱絲通電產(chǎn)生的熱量以三種形式損失掉:氣體分子的熱傳導(dǎo)引起的熱量損失;熱絲的熱輻射引起的熱量損失;固定熱絲的支撐桿產(chǎn)生的固體熱傳導(dǎo)引起的熱量損失。對(duì)一定尺寸和結(jié)構(gòu)的熱偶真空計(jì)規(guī)管來(lái)講,后兩種形式的熱量損失基本上是一定的,而第一種形式的熱量損失則隨氣體的壓強(qiáng)變化而變化。這樣當(dāng)熱絲的加熱電流維持一定時(shí),熱絲的溫度主要取決于氣體的熱傳導(dǎo)。熱絲的中心點(diǎn)溫度則由熱電偶來(lái)測(cè)定,即以熱電偶上產(chǎn)生的熱電勢(shì)來(lái)計(jì)算出氣體分子的熱傳導(dǎo)作用,從而指示出氣體壓強(qiáng)的變化,達(dá)到測(cè)量壓強(qiáng)的目的。根據(jù)上述測(cè)量壓強(qiáng)的原理,熱偶真空計(jì)包括真空計(jì)規(guī)管和沒(méi)量線路兩部分。規(guī)管中的熱絲由鎢絲制成,熱電偶通常由銅-康銅、鎳鉻合金-康銅、鉑-鉑銠合金等構(gòu)成。當(dāng)氣體壓強(qiáng)變化時(shí)熱絲的溫度隨之變化,則熱電偶上產(chǎn)生的熱電勢(shì)也發(fā)生變化,再配以適當(dāng)?shù)碾娐肪涂娠@示所測(cè)量的真空度。

    為使熱電偶計(jì)規(guī)管有較長(zhǎng)的壽命,規(guī)管應(yīng)垂直安裝,否則會(huì)引起電極的變形。由于熱偶真空計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作使用方便,在離子濺射設(shè)備中應(yīng)用較多。

    5、冷陰極電離真空計(jì)

    冷陰極真空計(jì)是一種相對(duì)真空計(jì),其測(cè)量范圍是101 107帕。電離真空計(jì)規(guī)管類似于三極管,只是工作狀態(tài)不同。陰極加上幾千伏的負(fù)電壓,產(chǎn)生場(chǎng)致發(fā)射電子,被磁場(chǎng)捕獲,與氣體分子發(fā)生碰撞時(shí)引起氣體分子電離,產(chǎn)生流向陽(yáng)極的電流。其電流值與氣體的壓力和密度有關(guān),實(shí)現(xiàn)對(duì)真空的測(cè)量。冷陰極真空計(jì)具有耐沖擊、測(cè)量范圍廣、精度高的優(yōu)點(diǎn)。且易于清洗,非常適合離子濺射系統(tǒng)的真空測(cè)量。

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