Конструкция вакуумной системы

Высоковакуумные насосы используются вместе с механическими насосами при рабочем давлении системы 10^-3 Торр и ниже. Расположение элементов системы зависит от характеристик выполняемого процесса, в частности уровня давления, времени цикла, чистоты и т. д. В определенной степени наличие и совместимость элементов влияют на конструкцию системы. В некоторых случаях экономические аспекты могут определять выбор элементов и конструкцию системы. В следующих подразделах вкратце описаны наиболее распространенные клапанные и бесклапанные системы, приведены их основные преимущества и недостатки. Для каждого типа даны рекомендации для обеспечения минимального загрязнения рабочей камеры.

Для максимальной быстроты откачки желательно сделать промежуточные соединительные каналы между камерой и впуском насоса как можно большего диаметра и как можно более короткими подлине. Количество необходимых перегородок, ловушек или дросселей зависит от желаемого уровня технологического потока газа, чистоты в камере, необходимого уменьшения явлений обратного натекания и миграции паров рабочей жидкости или масла и возвращения ранее откачанных газов.

Размер аппаратуры и коллекторов линии предварительной откачки определяется мощностью механического насоса, длиной линии и уровнем самого низкого давления, в которой, как ожидается, будет эффективно функционировать этот насос. Кроме того, размер линии предварительной откачки определяется давлением предварительного разрежения и требованиями к уровню обратного натекания в высоковакуумный насос в условиях газовыделения.

Необходимость в форвакуумном насосе, который может использоваться для поддержания давления предварительного разрежения для высоковакуумного насоса, определяется несколькими факторами, включая характеристики давления предварительного разрежения высоковакуумного насоса, требованиями, касающимися времени цикла, конфигурацией коллектора и герметичностью. Выбор типа и мощности механического насоса будет зависеть от желаемого рабочего цикла, требований к производительности и давлению предварительного разрежения насоса и предлагаемых рабочих процедур при откачке системы.

Обычно в высоковакуумной системе, которую откачивают до 10^-6 Торр менее чем за полчаса, газовыделение будет незначительным (по сравнению с максимальной производительностью насоса) в течение первоначального периода после того, как будет открыт высоковакуумный клапан. На практике в силу отсутствия точного управления клапанами период между открытием клапана и моментом, когда достигается впускное давление 0,001 Торр, может быть короче периода, рассчитанного с помощью уравнения (6). Это обусловлено расширением воздуха через высоковакуумный клапан в пространство с более высоким вакуумом. Пространство по направлению движения потока (часть клапана, ловушка, перегородка, верхняя часть насоса) может быть значительным по сравнению с объемом камеры. С другой стороны, когда газовыделение значительно, насос может быть перегруженным в течение более продолжительных периодов времени. То же самое является справедливым, если насос слишком мал для объема камеры. С этим можно столкнуться в печах, имеющих пористые изолирующие материалы, и в машинах для нанесения покрытий, где в вакуумной камере находятся большие барабаны тонкой пластиковой пленки. В таких случаях, возможно, было бы лучше продлить период предварительного разрежения перед переходом на откачку высоковакуумным насосом. Когда поток газа почти постоянный, время откачки будет таким же, независимо оттого, открыт высоковакуумный клапан или он полностью открыт. Как правило, высоковакуумные клапаны должны открываться медленно, для того чтобы при впуске минимизировать турбулентность и десорбцию частиц. Движение обычных пневматических клапанов может контролироваться до определенной степени. Могут быть выполнены специальные устройства управления клапанами либо для поддержания приблизительно постоянного потока газа во время первоначального открытия, либо для того, чтобы иметь двухпозиционное прерывание работы. Когда клапан почти закрыт, он служит в качестве перегородки.