薄膜物理与技术.pptx

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1、二.真空泵的基本参数1.抽速s含义：入口处某气压下，单位时间流入泵内的气体体积or第1页/共38页3.流导C(1)定义：单位压强差的流量即用于衡量管道时气体的传输能力大小主要取决于管道几何尺寸和形状第2页/共38页(2)长圆管道的流导条件：粘滞性流动时(3)圆孔的流导(分子性流动）第3页/共38页4.流动形式判别法:(克努曾判别法)第4页/共38页5.极限压强Pu泵对不漏气容器抽气时，经足够长时间所达到的最低平衡压强6.最大工作压强泵能工作所允许的最大压强7.压强的运用范围泵具有相当抽气能力的压强范围第5页/共38页1.旋片式机械泵第6页/共38页第7页/共38页1机械泵的Pu:5*10-4乇

2、机械泵的用途：抽低真空；扩散泵、分子泵的前级真空泵机械泵的结构：由工作室、进气管、排气阀、油腔、气镇阀、马达构成工作室包括：定子、转子、旋片旋片装于转子上并将定子分成三部分：吸气空间；膨胀压缩空间；排气空间。第8页/共38页2工作原理：（见原理图）利用转子及其上的旋片的高速旋转使分成三部分的各泵腔容积发生周期变化来完成吸气和排气。3泵的有害空间：旋片、定子排气口、转子与定子接触处三者构成的空间。此空间的气体无法被旋片扫出排气口。第9页/共38页4.影响极限真空的因素:有害空间的存在加工精度材料放气、漏气泵油受热分解5.提高极限真空的措施:6.气镇阀的作用:7.泵油的作用与选择:第10页/共38

3、页8.使用的注意事项:(1).在新场所首次使用前需检查马达转向(2).停泵时注意避免返油(3).需水冷的泵使用时应先开冷却水;用油正确，油量合适第11页/共38页2.罗茨泵第12页/共38页第13页/共38页3.扩散泵第14页/共38页第15页/共38页抽速：几百到几千L/secL/sec。极限真空：10 10-7-7 TorrTorr。特点：抽速大，寿命长，易维修。缺点：会意外返油，使真空系统造成长久污染。用途：次级泵，非常适合动态真空系统中使用。工作压强：10 10-2 2 Torr Torr以下第16页/共38页工作机理：工作机理：1）工作液体被加热器加热，产生蒸汽；）工作液体被加热器加

4、热，产生蒸汽；2）蒸汽从喷嘴向下、向外喷出；）蒸汽从喷嘴向下、向外喷出；3）从入口处进来的气体被蒸汽裹入，产生向下的动量；）从入口处进来的气体被蒸汽裹入，产生向下的动量；4）带有气体的蒸汽以超音速喷向泵壁；）带有气体的蒸汽以超音速喷向泵壁；5）蒸汽和气体混合物与水冷的泵壁接触，蒸汽被冷凝，再进入加热器；）蒸汽和气体混合物与水冷的泵壁接触，蒸汽被冷凝，再进入加热器；裹夹的气体分子仍以获得向下的动量运动，在底部被前级泵抽走。裹夹的气体分子仍以获得向下的动量运动，在底部被前级泵抽走。第17页/共38页扩散泵的结构与组成:l l由泵体（带冷却水管）、泵芯、电炉挡油气组成l l迷宫式泵油分馏器必要性:自

5、动分馏原理:第18页/共38页对扩散泵油的要求:1.室温时饱和蒸气压要低利于提高Pu沸腾时饱和蒸气压要高便于在较高的出口压强下工作2.热稳定性好抗氧化性能好化学性质好、无毒3.表面张力强4.闪点高、沸点低、汽化热小第19页/共38页8.扩散泵的使用注意事项:（1）样品室及扩散泵用机械泵抽到10-2乇才能加热泵油（2）加热扩散泵前应先开冷却水（3）扩散泵工作时始终必须有冷却水和机械泵（4）要用扩散泵抽样品室前，样品室真空度不低于10-2乇（5）扩散泵下部冷后才能停水、关机械泵（6）泵油量合、水量适、加热功率正确第20页/共38页4.吸附泵与低温泵第21页/共38页（1）极限真空与用途:单泵时:1

6、Pa;双泵联用：10-2Pa；用于配合离子泵抽超高真空（2）吸附泵结构:（3）抽气原理:利用微孔材料低温下大量吸气的原理（4）分子筛的特点:高效吸附；选择吸附；可再生(5）吸附泵的使用:对分子筛加热再生（300-350度);当抽气能力明显下降时要550度激活第22页/共38页5.升华泵第23页/共38页抽速：10106L/sec。极限真空：水冷时：10-5-10-6Pa液氮冷：10-9Pa优点：对活性气体抽速大（有的可达106L/sec）缺点：对甲烷和惰性气体抽速很小；用途：快速提升真空度时用，作次级泵；为节省钛，采用间断性运行第24页/共38页钛升华器第25页/共38页 升华泵:操作要领：操

7、作要领：1 1）在真空压强小于）在真空压强小于10106 6 TorrTorr时使用；时使用；2 2）使用前对）使用前对TiTi除气除气3 3）不要连续使用时间过长，特别是在压强较高时，否则会脱附大量过去吸附的气体，）不要连续使用时间过长，特别是在压强较高时，否则会脱附大量过去吸附的气体，污染样品。污染样品。第26页/共38页各种常见气体在不同的温度下，在Ti材料上的吸附速度数据见图第27页/共38页升华泵的使用注意事项:l真空度低于10-6乇才能启用l l加温1200-1500度，不能超过1600度l l因Ti储量有限，不作主泵用，而与其他泵联合使用l l为省Ti，超高真空时采用间断升华升华

8、泵的特点：活性气体抽速很大107L/S，惰性气体抽速很小，寿命取决于灯丝及Ti储量。第28页/共38页6.升华离子泵（1）Pu=10-12乇（2）结构：比升华泵多一套使气体电离定向加速分流（电离器）（3）工作原理:（4）特点：抽速比升华泵大；解决升华泵抽惰性气体差的问题(5)(5)缺点：高温元件多，易损坏，电源较多第29页/共38页7.溅射离子泵第30页/共38页抽速：抽速：1 500 L/sec。极限真空：极限真空：10-11乇(Torr)。特点：特点：安静，不将气体排除到真空系统外。安静，不将气体排除到真空系统外。用途：用途：静态真空系统超高真空的获得，次级泵。静态真空系统超高真空的获得，

9、次级泵。工作压强：工作压强：10-5乇第31页/共38页工作原理：工作原理：1）高压（几千伏）电场使阴阳之间放电，产生高压（几千伏）电场使阴阳之间放电，产生电子；电子；2）在强磁场（几千高斯）下，电子螺旋运动，在强磁场（几千高斯）下，电子螺旋运动，因而电子运动路程被大大加长，与气体分子发生因而电子运动路程被大大加长，与气体分子发生碰撞并将气体电离的几率大大增加；碰撞并将气体电离的几率大大增加；3）产生的气体离子向钛阴极加速；产生的气体离子向钛阴极加速；4）被加速的气体离子把阴极材料原被加速的气体离子把阴极材料原/分子溅射出分子溅射出来来,产生新鲜表面产生新鲜表面,化学吸附离子和气体，或将它化学

10、吸附离子和气体，或将它们埋起来；们埋起来；5）部分钛原部分钛原/分子沉积在阳极表面，此阳极表面分子沉积在阳极表面，此阳极表面也吸附气体分子。也吸附气体分子。第32页/共38页第33页/共38页8.涡轮分子泵抽速：抽速：35 35 25000 25000 L/secL/sec极限真空极限真空：10-10-10-11 Torr优点：优点：无碳氢化合物污染，启动压强较高，对前级泵要求不苛刻。无碳氢化合物污染，启动压强较高，对前级泵要求不苛刻。缺点：缺点：对氢气抽除不理想，机械加工精密度要求高，维修难。对氢气抽除不理想，机械加工精密度要求高，维修难。用途：用途：静、动态超高真空抽空，次级泵。静、动态超

11、高真空抽空，次级泵。第34页/共38页工作原理：工作原理：1 1）快速转动的涡轮叶片（快速转动的涡轮叶片（10000 10000 50000 50000 rpmrpm）将动能（速度）传递给气体分子；将动能（速度）传递给气体分子；2 2）被转子缝隙捕获的分子朝定子缝隙方向飞去；被转子缝隙捕获的分子朝定子缝隙方向飞去；3 3）气体分子不断被加速气体分子不断被加速4 4）在前级处被甩出分子泵，被前级泵抽除。在前级处被甩出分子泵，被前级泵抽除。注意：涡轮分子泵的工作原理并不是将气体抽出注意：涡轮分子泵的工作原理并不是将气体抽出系统，而是通过动能传递将气体甩出系统。系统，而是通过动能传递将气体甩出系统。第35页/共38页第36页/共38页第37页/共38页感谢您的观看。第38页/共38页