+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Авторегенерация

В крионасосах самого последнего поколения используются процессы автоматизированной регенерации, включающие внутренние нагреватели для массивов криопанелей, наблюдениеза давлением и температурой, контроль продувки газом, а также управление форвакуумным клапаном. Цель автоматизированной регенерации заключается в том, чтобы выполнить процесс за минимально короткое время и обеспечить удаление всей остаточной воды и газов с поверхностей насоса и активированного угля. За счет предварительного разрежения до заданного базового давления и увеличения быстроты действия можно удалить всю воду и десорбировать активированный уголь до повторяемого уровня чистоты.

В начале цикла автоматизированной регенерации запускается поток азота - газа продувки, чтобы быстро довести вакуумный резервуар до атмосферного давления в целях усиления теплоотдачи от окружающей среды. Кроме того, поток газа продувки с расходом 20-60 л/мин разбавляет водород в течение первоначальных стадий регенерации и уносит его из насоса. Электрические нагреватели, присоединенные к станциям нагревания охладителя или непосредственно к самим массивам криопанелей, быстро растапливают замерзший газ и способствуют быстрому парообразованию. Нагреватели доводят массивы и древесный уголь до температуры, близкой к 40 °С. Нагретые массивы разогревают поступающий газ продувки для ускорения испарения воды и нагревания стенок вакуумного резервуара. Поток газа продувки должен продолжаться до тех пор, пока не испарится жидкая вода, поверхности криопанелей и резервуара насоса не высохнут и не станут теплыми, а большая часть водяного пара не десорбируется из активированного угля. Когда присутствует всего лишь небольшое количество воды, как в случае насосов с камерами в вакуумных системах с загрузочными шлюзами, за 20 мин. можно произвести достаточную продувку. Однако в случае крионасосов на камерах, регулярно испытывающих воздействие атмосферы и влажности, в частности таких, как сами загрузочные шлюзы, в насосе могут присутствовать многие десятки кубических сантиметров воды, для удаления которых требуется продувка в течение 1 ч. и более. Для получения наилучших результатов работы линии продувки должны быть изготовлены из металлических труб, а встроенные в линию сушилки должны использоваться в целях предотвращения загрязнения газа продувки водяным паром.

Форвакуумная откачка резервуара начинается, когда все поверхности будут теплыми и сухими. Базовое давление на уровне 0,05 Торр, как правило, выбирается в качестве обязательного требования. При фор вакуумировании удаляют газы и воду, адсорбированные древесным углем при атмосферном давлении, и большую часть водяного пара с металлических поверхностей. Нагреватели для массивов поддерживаются во включенном состоянии в течение процесса форвакуумирования для предотвращения испарительного охлаждения активированного угля. При высоких температурах вода будет переходить из одного состояния в другое с гораздо более высокой скоростью. Например, давление водяного пара почти в 4 раза выше при 40°С. чем при 20 °С [7]. На рис. 10 показано давление водяного пара в диапазоне температур от 0 до 80 °С.

В некоторых программах регенерации возможно выполнение одновременного нагревания, продувки и форвакуумирования для ускорения удаления воды и тяжелых органических осадков в насосе, в частности светоотверждаемых побочных продуктов в установках ионной имплантации. За счет поддержания давления выше 10 Торр возможна быстрая возгонка воды без вероятности ее замерзания и превращения в лед путем испарительного охлаждения. Одновременный поток газа продувки прогоняет воду через форвакуумный насос и предотвращает реконденсацию в сухих форвакуумных насосах. Если давление в крионасосе снижается ниже 10 Торр, когда присутствует жидкая вода, происходит быстрое образование льда без испарения. В этом случае при наличии достаточно большого форвакуумного насоса может быть получена ложная индикация оптимального базового давления, ведущая к неполной регенерации.

После достижения базового давления закрывается форвакуумный клапан и ведется наблюдение за скоростью роста давления. Если вся жидкая вода будет удалена и древесный уголь будет достаточно чистым, скорость роста давления будет не превышать 10-2 Торр/мин. Если не будет достигнута нужная скорость роста давления, форвакуумный клапан открывают снова. Если число циклов форвакуумирования превысит предварительно заданное, выполняется дополнительный цикл продувки в целях испарения любой оставшейся воды. Затем цикл форвакуумирования начинается снова.

зависимость давления водяных паров

Рис. 10. Зависимость давления водяных паров от температуры. (Нагревание большой вакуумной печью с криооткачкой, тепловым экранированием, высокотемпературной горячей зоной)

Как только базовое давление и скорость роста давления будут достигнуты, нагреватели выключают и включают охладитель, тем самым запуская процесс охлаждения крионасоса. При внутреннем давлении насоса 0,05-0,1 Торр большая часть остаточного газа представляет собой водяной пар. Как только охлаждение металлических поверхностей достигнет 150 К, на них начнется эффективная конденсация водяного пара, и давление начинает падать. Кроме этого, древесный уголь также начнет эффективно адсорбировать газы, удаляя весь остаточный воздух или азот - газ продувки. По мере того, как давление снова падает ниже 10-3 Торр, достигается изолирующий вакуум, который ускоряет отвод тепла из массивов криопанелей и сам процесс охлаждения. Когда температура массива криопанелей второй ступени достигнет приблизительно 17 К, а на первой ступени температура будет ниже приблизительно 130 К, насос снова будет готов к использованию. В большинстве случаев камера вакуумного процесса вентилируется воздухом во время процесса регенерации крионасоса, поэтому высоковакуумная откачка может начинаться, даже когда сам насос продолжает охлаждаться до своих предельных низких значений температуры.

При работе с камерами сверхвысокого вакуума, которые не были провентилированы атмосферным воздухом во время регенерации крионасосов, желательно подождать и не открывать высоковакуумный клапан вторично сразу после того, как насос охладится до самых низких температур. Это делается для того, чтобы убедиться в том, что любой остаточный водяной пар был выпущен из резервуара криогенного насоса и поверхностей высоковакуумного клапана и сконденсировался на холодных поверхностях насоса.

Частичная регенерация

Во многих видах применения, например камерах ионного распыления в системах производства полупроводников, быстрая регенерация криогенного насоса является необходимой с экономической точки зрения. К счастью, эти системы имеют загрузочные шлюзы, препятствующие поступлению воды в технологические камеры и криогенные насосы, расположенные на них. В этом случае нужны только регенерация поверхностей с температурой 12 К. а также удаление сконденсировавшихся технологических газов аргона или азота, равно как и удаление адсорбированных газов Типа 111 в древесном угле. Поскольку вода присутствует в малых количествах, нет необходимости повышать температуру массивов первой ступени от 65 К до комнатной температуры для таяния льда.

При частичной регенерации охладитель работает для сохранения температуры на первой ступени приблизительно на уровне 65 К. Нагреватель на второй ступени включается для повышения температуры массива второй ступени приблизительно до 180 К. В то же самое время производят короткую продувку небольшим количеством азота для повышения давления в насосе. По мере того, как температура массивов второй ступени поднимается выше 60-80 К, замерзший азот и аргон тают и попадают на экран теплового излучения (с температурой по- прежнему на уровне, близком 65 К) или стенку вакуумного резервуара. Через несколько минут жидкий азот или аргон испаряется. Температура впускного массива криопанелей и экрана теплового излучения поддерживается достаточно низкой для предотвращения возгонки водяного пара с этих поверхностей и адсорбции активированным углем. Пары способствуют поддержанию экрана теплового излучения в холодном состоянии, несмотря на теплопередачу через пары от более теплого вакуумного резервуара. Пар выходит из перепускного клапана давления. Активированный уголь быстро заполняется большим количеством азота и аргона. Спустя несколько минут открывается форвакуумный клапан. Если газы остаются в жидкой фазе, давление сохраняется высоким. Если все жидкости испарятся, давление быстро упадет ниже 1 Торр. Если при открытии форвакуумного клапана быстрый перепад давления не обнаруживается, клапан снова закрывается, и впускается короткая очередь газа продувки для того, чтобы еще раз повысить давление и стимулировать парообразование жидкости.

Как только перепад давления подтвердит отсутствие жидкостей, форвакуумная откачка продолжается до базового давления, в то время как массив активированного угля поддерживается при температуре приблизительно 180 К. Десорбция азота и аргона из активированного угля при данной температуре и базовом давлении 0,05 Торр является достаточной для полного восстановления сорбционной емкости по водороду до его исходной величины. Нагреватель второй ступени выключается, и охладитель возвращает массив второй ступени на уровень температур 10-20 К для эксплуатации. В большинстве случаев быстрый процесс регенерации

Нет товаров, соответствующих выбору

Страница в разработке - прямо сейчас здесь нет актуальных товаров, соответствующих вашему выбору.
Но у нас есть эта техника. Поэтому свяжитесь с нами по телефону или Email за информацией.