Откачка вакуумных камер

Даже при откачке самых простых вакуумных камер требуется мониторинг работы высоковакуумного насоса, если необходимо достичь предусмотренный уровень рабочего давления. После запуска системы, начиная от атмосферного давления, механический насос используется для создания предварительного разрежения. Точка перехода на высоковакуумный насос зависит от типа используемого насоса предварительного разрежения, его быстроты действия и переходной характеристики криогенного насоса. Рассмотрим вакуумный колпак диаметром 500 мм и высотой 760 мм (объемом 155 литров) с криогенным насосом диаметром 220 мм. Переходная характеристика криогенного насоса, 150 Торр-л показывает, что высоковакуумный клапан может быть открыт, когда давление в камере объемом 155 л опустится ниже 1 Торр. При откачке большинства камер данного размера используются насосы с производительностью ~30-60 м3/ч, что равно быстроте действия всего лишь 8-16 л/с. Следовательно, нужно как можно скорее переключить систему на откачку криогенным насосом с быстротой действия 1200-4000 л/с. Кроме того, насосы предварительного разрежения с масляным уплотнением имеют тенденцию к образованию обратного потока масла при давлении ниже 0,2 Торр. Сухие насосы не допускают возникновения обратного потока, но тем не менее по-прежнему страдают от относительно низких значений быстроты действия. При переходе давление быстро падает до точки, в которой его значение определяет выделение газа в камере. В случае камер, которые находились под действием воздуха при комнатной температуре, это означает, что камера, вероятно, достигнет давления в диапазоне от 10-4 до 10-5 мм рт. ст. в течение первой минуты.

После перехода давление будет медленно уменьшаться при условии отсутствия утечек. В большинстве случаев скорость газовыделения, в особенности водяного пара, уменьшается пропорционально 1/t [9]. Это означает, что требуется в 10 раз больше времени для того, чтобы снизить давление на один порядок. Например, если от точки перехода до достижения давления 10-4 Торр требуется 1 минута, то для достижения вакуума 10-5 Торр потребуется Юминут, для достижения 10-6 Торр - 100 минут и 1000 минут (17 часов), чтобы выйти на 10-7 Торр. Если имеют место течи системы или используется большое количество уплотнительных манжет, вызывающих газовыделение, низкие базовые значения давления так и не смогут быть получены.

Значение анализатора остаточного газа типа масс-спектрометра на всех вакуумных системах нельзя переоценить. Это единственный способ узнать, какой тип газа определяет давление |10]. Положительная новость для потребителей крионасосов заключается в следующем. Если насос холодный, то, вероятно, он ведет откачку со своей максимальной номинальной быстротой. Причинами проблем сдавлением, как правило, являются выделение газа и утечки в камере, а не уменьшение быстроты действия криогенного насоса. Давление в камере определяется соотношением скорости выделения газа Q и быстроты откачки S для конкретного газа:

$$Р = Q/S.$$

Иногда Q можно оценить, если сделать допущение, что быстрота откачки является постоянной с учетом всех потерь проводимости между насосом и камерой и построением графика уменьшения давления в зависимости от времени. К сожалению, когда преобладает выделение водяного пара, как это обычно имеет место, скорость газовыделения невозможно определить путем закрытия высоковакуумного клапана и регистрацией повышения давления в зависимости от времени. Это происходит потому, что скорость выделения водяного пара будет сразу же уменьшаться при повышении давления в камере, приводя в результате к общей недооценке газовыделения.

Проверка герметичности систем с крионасосами иногда может быть затруднительной. Когда к камере подсоединен гелиевый детектор течей при открытом в криогенный насос вакуумном затворе, достигается только очень низкая чувствительность. Это объясняется тем, что общая быстрота откачки системы, зарегистрированная детектором течей, может составлять всего 1 -2 л/с, хотя быстрота откачки гелия крионасосом составляет 1500 - 1800 л/с. В результате уменьшается чувствительность к течам в соотношении 1000 : 1. Закрытие высоковакуумного клапана между крионасосом и камерой улучшает чувствительность, если сам детектор течей может поддерживать достаточно низкое давление в вакуумной системе. Поскольку емкость гелия крионасоса составляет всего лишь несколько стандартных кубических сантиметров, крионасос должен регенерироваться после любой проверки на течи гелия.
На системах сверхвысокого вакуума значения базового давления в диапазоне от 10-9 до менее 10-11 Торр могут быть получены посредством термической обработки камеры в течение 24 часов или более при значениях температуры от 100 до 200 °С при работающем насосе. Пиковые значения температуры могут быть ограничены способностью насоса поддерживать свою собственную температуру ниже 20-25 К во время термической обработки камеры. Хотя во время термической обработки могут наблюдаться высокие значения давления, давление будет падать по мере охлаждения камеры (и крионасоса). Затем, возможно, будет полезно закрыть высоковакуумный клапан и регенерировать крионасос для освобождения насоса от всего водорода, выделенного камерой. Когда требуются базовые значения давления ниже 2 * 10-10Торр, перепускной клапан давления с уплотнительной манжетой и герметизацией стандартных крионасосов иногда заменяется цельнометаллической разрывной мембраной. При условии, что предусмотрена возможность не допустить повышение давления резервуара насоса свыше атмосферного давления во время регенерации, использование разрывной мембраны может позволить несколько более низкие значения предельного давления. Однако нецелесообразно выполнять продувку газом или автоматизированную регенерацию, когда имеется разрывная мембрана.

подключение крионасоса

Рис. 11. Подключение крионасоса к вакуумной камере и энергоносителям (источник: СТ1-Сгуо- genics)

Подключение источника газа продувки, линии форвакуумного насоса и других энергоносителей показано на рис. 11. Компрессор подает в крионасос гелий, кроме того может обеспечивать его электропитанием.

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.