+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Форвакуум для магнитных электроразрядных насосов

В любой системе сверхвысокого вакуума успешная работа зависит от сборки чистой вакуумной системы и поддержания этой чистоты в течение первоначальной откачки системы перед запуском магнитного электроразрядного насоса. В целях облегчения простоты запуска рекомендуется создавать предварительное разрежение до давления 10-3 мм рт. ст. или ниже перед запуском диодных магнитных электроразрядных насосов. Этим обеспечивается то, что разряд в насосе будет инициироваться в ограниченном режиме Пеннинга вместо неограниченного разряда свечения. Преимущество заключается в том, что сразу начинают действовать нормальные механизмы откачки, обеспечивающие быстрый запуск и допускающие незамедлительную изоляцию от системы форвакуумирования. Когда разряд свечения (тлеющий разряд) инициируется путем запуска насоса при более высоких значениях давления, он обеспечивает недостаточную откачку, а вместо этого происходит сильное газовыделение, и тлеющий разряд может распространиться далеко за пределы объема насоса. Это происходит потому, что стенка диодного насоса, а от нее и стенки остальной части любой металлической вакуумной камеры, на которую он установлен, служат в качестве катода и подвергаются бомбардировке ионов. Развивается значительное газовыделение, которое имеет свои плюсы в том смысле, что производит очистку насоса, однако газовыделение часто вызывает перегрузку форвакуумного насоса, и по мере повышения давления тлеющий разряд усиливается. Увеличение мощности, рассеиваемой в насосе, заставляет температуру катода электроразрядного насоса быстро повышаться. Отмечались температуры катода выше 400 °С, приводящие к диссоциации гидрида титана, быстрому высвобождению водорода, что приводило к еще большей нагрузке на систему форвакуумирования. Количества водорода, о которых идет речь, могут быть большими в насосах, находившихся в эксплуатации продолжительное время, в особенности в тех, которые часто выполняли циклическую откачку от атмосферного давления (с последующим воздействием влаги). Давление запуска для триодного насоса не имеет столь критического значения, как для диодного насоса [16], поскольку любой тлеющий разряд ограничивается корпусом насоса; стенки насоса работают при анодном потенциале и не подвергаются бомбардировке ионов, тем самым ограничивая газовыделение.

С практической точки зрения, если давление форвакуумирования начинает увеличиваться, когда включается питание диодного насоса, не следует ждать более 1-2 минут, прежде чем выключить питание, иначе корпус насоса станет крайне горячим. При выключенном электропитании насоса нужно продолжать форвакуумирование до тех пор, пока насос не охладится, и только тогда следует перезапустить насос, но только после падения давления ниже того уровня, при котором насос был первоначально запущен.

Механический насос с масляным уплотнением может легко достичь давления, необходимого для запуска электроразрядного насоса, но при 10 1 мм рт. ст. форвакуумная линия обычно будет находиться в области свободного молекулярного потока, допуская обратный поток масла насоса в систему сверхвысокого вакуума. Применение эффективной ловушки форваку- умной линии будет минимизировать загрязнение масла при условии, что ловушка содержится в хорошем состоянии и регенерируется по мере необходимости. К сожалению, трудно установить какой-либо простой способ определения, когда необходима регенерация, не прибегая к использованию масс-спектрометра для поиска присутствия масла в ловушке на стороне системы. Полезный срок службы ловушки зависит от слишком многих факторов, и рекомендуется консервативный подход. Для того, чтобы быть уверенным в максимальной эффективности работы ловушки, рассмотрите возможность регенерации ловушки непосредственно перед каждым использованием; это не особенно обременительно, потому что многие системы сверхвысокого вакуума весьма редко включают циклы выхода на атмосферное давление. Интересная методика была предложена Сантлером |24[ с использованием системы, аналогичной той, которая показана на рис. 5. Всякий раз, когда запускается механический насос, форвакуумная линия поддерживает давление для поддержания вязкостного потока1, например с помощью продувки сухим азотом, впускаемым со стороны низкого давления Molecular Sieve (синтетического цеолита), или ловушки форвакуумной линии, заполненной активированным глиноземом. В этом состоянии обратный поток масла из механического насоса подавляется, и ловушка форвакуумной линии остается чистой. Магнитный электроразрядный насос первоначально форвакуумируется потоком газа продувки, и как только будет достигнуто равновесие, продувка прекращается, позволяя механическому насосу выполнить откачку до своего базового давления под защитой фактически незагрязненной ловушки форвакуумной линии. После запуска магнитный электроразрядный насос изолируется от форвакуумного насоса, продувка газом восстанавливается, еще раз подавляя обратный поток масла и поддерживая ловушку форвакуумной линии в чистом состоянии. Механический насос можно затем провентилировать, выключить и оставить под атмосферным давлением до тех пор, пока он не будет необходим снова. С помощью этой процедуры период времени между следующими друг за другом регенерациями ловушки форвакуумой линии может быть действительно очень продолжительным. Обратите также внимание на то, что продувка газом должна обязательно использоваться во время термообработки ловушки форвакуумной линии для регенерации, таким образом предотвращая любую опасность загрязнения маслом со стороны низкого давления ловушки.

ловушка в форвакуумной линии

Рис. 5. Использование ловушки в форвакуумной линии с системой продувки газом для форвакуумирования магнитного электроразрядного насоса

Так называемые «сухие» насосы, работающие без использования масла, являются альтернативой механическому насосу с масляным уплотнением. В настоящее время существуют спиральные насосы со значениями предельного остаточного давления, находящимися в области 10-3 мм рт. ст. Однако в комбинациях следует использовать другие типы «сухих» насосов, например диафрагменный насос, оказывающий поддержку молекулярному высоковакуумному насосу для достижения удовлетворительных низких значений давления. На установках с несколькими ионными насосами для форвакуумирования часто используется должным образом управляемая система турбомолекулярного насоса. Однако это часто бывает экономически нецелесообразно на объектах, где используется только один или два ионных насоса. В этих случаях классической сверхчистой технологией форвакуумирования является использование сорбционного насоса.

Сорбционный насос — это просто вакуумный сосуд, содержащий адсорбенте очень большой площадью поверхности, который может охлаждаться до температуры жидкого азота. После охлаждения адсорбент физически адсорбирует большое количество атмосферного газа, обеспечивая чистое откачивание для магнитного электроразрядного насоса и вакуумной системы. Широко используемым адсорбентом является синтетический цеолит или Molecular Sieve («молекулярное сито»), атомная структура которого содержит однородные внутренние поры, имеющие внутренний диаметр, измеряемый в ангстремах. Может также использоваться адсорбент в виде активированного глинозема. Типичный насос может содержать площадь поверхности, равную нескольким сотням гектаров, и сорбционную емкость порядка 105 мм рт. ст.-л. Поэтому один насос может уменьшить давление в 100-литровой системе ниже 0,1 мм рт. ст. Адсорбция — это функция температуры и парциального давления конкретного откачиваемого газа. Это обратимый процесс, и насос регенерируют просто нагреванием до температуры окружающей среды вентилированием десорбированного газа в атмосферу. Вся процедура повторяется, когда требуется. Если важно, чтобы форвакуумирование было быстрым, может устанавливаться несколько предварительно охлажденных насосов во избежание задержки, вносимой процессом регенерации. Следует подчеркнуть, что насыщенный насос содержит достаточно газа для получения давления, измеряемого многими атмосферами в объеме насоса при прогреве, кроме этого, обязательно требуется предусмотреть перепускной клапан давления для предотвращения избыточного давления во время как повседневной, так и случайной (аварийной) регенерации.

Хотя принцип работы сорбционного насоса очень простой, для достижения значений давления ниже 10-1 мм рт. ст. необходим специфичный рабочий режим. Причина заключается в том, что хотя большинство газов в атмосфере сильно адсорбируются на поверхностях при температуре жидкого азота, обеспечивая значения давления равновесия гораздо ниже диапазона 10-4 мм рт. ст., три широко распространенных газа - гелий, водород и неон - не подвергаются эффективной физической адсорбции. Эти газы присутствуют в атмосфере при общем давлении ~ 2*10-2 мм рт. ст., и даже если регенерированный сорбционный насос используется для откачки камеры до состояния равновесия, намного более 50% этих трех газов будет оставаться в газовой фазе. Следовательно, предельное давление будет оставаться в верхней области, 10-1 мм рт. ст., т. е. слишком высоким для того, чтобы благополучно запустить долго используемый диодный насос. К счастью, с помощью простой процедуры можно удалить большую часть этих газов. Когда первый сорбционный насос открывается в вакуумную камеру при атмосферном давлении, поток газа из камеры в насос будет в режиме вязкостного потока и, как правило, будет продолжать находиться в этом состоянии до тех пор, пока давление в форвакуумной линии не упадет до нескольких десятых мм рт. ст. В режиме вязкостного потока все компоненты атмосферы вовлекаются в насос, и вязкостный поток газа будет предотвращать диффузию любого не захваченного в ловушку газа против течения и утечку его из насоса. Короче говоря, любые молекулы неона, гелия и водорода в объеме насоса будут захватываться ловушкой, пока насос не будет выключен клапаном и режим вязкостного потока не станет снова доминирующим. Если используется первый раунд сорбционной откачки для предварительного разрежения камеры только до 7,6 мм рт. ст., тогда приблизительно 7,6/760 или 1% не захваченных ловушкой газов будет оставаться в вакуумной камере, что эквивалентно общему давлению этих газов ~2 * 10-4 мм рт. ст. Тогда могут использоваться последующие стадии сорбционной откачки для уменьшения давления оставшихся адсорбированных газов до необходимого уровня.Сорбционная откачка - это по своей сути чистая технология форвакуумирования. Она является относительно громоздкой, но быстрота действия типичного насоса составляет порядка 5 л/с, т. е. является близкой быстроте действия механического насоса 280 л/мин. На практике система сверхвысокого вакуума редко вентилируется в атмосферу, и с громоздкостью процедуры обычно можно смириться, если это происходит с интервалом в несколько месяцев! Если какое- либо количество порошка цеолита попадает в вакуумную камеру, порошок может привести в состояние хаоса уплотнительные поверхности любых полностью металлических клапанов, однако данную проблему можно предотвратить при условии соответствующего обращения с насосами.

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.