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超高真空镀膜设备抽气泵有哪些常见类型-广东振华真空镀膜设备

真空装置需要一套完善的抽气泵组对其做抽真空工作,而超高真空镀膜设备常配置油扩散泵、低温泵、蒸发式钛泵、升华式钛泵、溅射离子泵、涡轮分子泵等泵组进行镀膜设备的抽真空流程。

1、扩散泵抽气系统

扩散泵作为一种重要的超高真空系统的泵型,其油污染问题必须得到很好的解决,否则超高真空环境将难以获得。一般来说,具有好的污染控制手段的真空系统可以获得10⁻¹⁰pa的真空压力。

对于油扩散泵的油污染主要来自回流,如氢、甲烷、乙烷之类的气体回流。对于这些永久气体的分解,采用液氮冷阱效果并不理想,所以多采用钛升华阱。对于扩散泵油回流减少方法主要有以下三种方式:

(1)装设液氮冷阱在预抽管中,目前来说它是最有效的方式;

(2)去掉预抽管道而用扩散泵进行粗抽;

(3)装设充气阀在预抽管道上,再通进干燥氮气,可令真空室保持15Pa-30Pa的真空压力。

2、低温泵系统

对于不锈钢制成的超高真空室的排气,低温泵是较为合适的。例如4.2K的低温抽气泵能获得10⁻¹⁰Pa-10⁻¹²Pa的真空压力;20K的低温排气泵可获得10⁻⁸Pa的真空压力。

低温泵抽气系统自身不产生真空污染,对于一些金属膜的剥落碎片、碳氢化合物等污染更是不存在的。在超高真空领域中的泵组应用中,低温泵是具备取代其它类泵能力的一类清洁真空装置。

3、溅射离子泵系统

溅射离子泵通常配套钛升华泵一起使用。 溅射离子泵所残存气体以氢气为主,而对于吸氢效果,无疑是钛升华泵为佳。对于一些中小型真空镀膜设备常以溅射离子泵为主泵型,而对于大型真空镀膜设备的话则以钛升华泵为主泵型。

该装置可获得10⁻⁹Pa的真空压力环境。在超高真空设备里面,溅射离子泵必须做烘烤,若真空室已经烘烤过了,则溅射离子泵真空压力烘烤时间只需10h-20h,等真空压力到了10⁻⁵pa,其温度缓慢上升至250°C。

4、涡轮分子泵系统

涡轮分子泵具备高压缩比,前级为两级旋转叶片的真空泵,能够获得的真空压力为5×10⁻⁹Pa,前级为扩散泵则可获得的真空压力为10⁻⁹Pa。用钛升华阱装设于泵入口可得到高于10⁻⁹Pa的真空压力。

涡轮分子泵有较大面积的内表面,烘烤空气是必不可少的。但在其结构的限制下,只允许烘烤至100摄氏度左右。

涡轮分子泵压缩氢气相对较小,而氢气是主要残余气体,所以前级采用扩散泵,可使前级管道中氢分压降低,能提高泵的极限真空压力。

想要尽量消除超高真空镀膜设备预抽时的污染问题,可用涡轮分子泵作预抽,这样的话,需要机械泵的抽速足够大,才能实现在涡轮分子泵转速达到75%的额定转速时,就能将真空室抽到20Pa-200Pa的压力环境。而一般情况下,涡轮分子泵的加速时间在五到十分钟之间,也就意味着机械泵的排气时间不能大过这个加速时间。