真空系統(tǒng)烘烤
2022-11-28 18:00:56 來(lái)源：邁格諾科官網(wǎng) 游覽：
空間中存在的氣態(tài)分子，無(wú)論是緩慢或是快速移動(dòng)，都是產(chǎn)生壓力的原因。真空即是通過(guò)減少腔室中存在的分子數(shù)量而獲得的。然而，這個(gè)過(guò)程也降低了氣態(tài)分子對(duì)腔室的內(nèi)表面施加的壓力，在獲得真空的同時(shí)，也會(huì)有“額外分子”進(jìn)入腔室。
“額外分子”主要來(lái)源：
● 吸附在腔壁內(nèi)表面的分子。這些分子大多附著在內(nèi)表面微觀的粗糙度中。
● 嵌入到腔壁內(nèi)的分子。隨著真空度的升高，抑制壓力逐漸減小，這些分子從腔壁內(nèi)部“滲透”到了內(nèi)表面。
● 確保制造組件的材料中污染物含量盡可能低；
● 確保在裝配過(guò)程中佩戴無(wú)塵手套；
● 使用萊寶SC或ECODRY干式真空泵；
● 使用金屬密封替代橡膠密封；
● 最終，“烘烤” 真空腔室。
什么是真空系統(tǒng)烘烤：
烘烤就是加熱真空系統(tǒng)腔室。如果要實(shí)現(xiàn)超高真空（UHV），理想情況下最高烘烤溫度可達(dá)300 - 400 ℃。但通常高真空泵的法蘭處（CF）烘烤溫度不會(huì)這么高，如萊寶 TURBOVAC i 系列分子泵的CF法蘭處最高烘烤溫度不超過(guò)100 ℃。而如果在真空設(shè)備內(nèi)部使用熱源（如輻射加熱），則不應(yīng)超過(guò)可容許的輻射功率
真空系統(tǒng)烘烤的局限性：
一般對(duì)于處理從腔體表面或次表面進(jìn)入的分子，采用的烘烤過(guò)程取決于所需的真空度、最終的用途和系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)。一個(gè)典型的應(yīng)用例子就是烘烤腔體以揮發(fā)并去除內(nèi)壁吸附的水和加工過(guò)程殘留的碳?xì)浠衔锏?。如果真空腔室是使用可烘烤的金屬墊片密封的UHV系統(tǒng)，那么烘烤腔室通常是標(biāo)準(zhǔn)操作。
然而使用橡膠O形圈密封的腔室就有一定的局限性。真空烘烤的溫度以及烘烤的有效性都將受到橡膠材料高溫耐受能力的限制。例如，Viton? 不應(yīng)用于160 ℃ 以上的烘烤操作，因?yàn)樗鼤?huì)慢慢開始分解。更重要的是，所有可烘烤的材料，無(wú)論它們位于真空系統(tǒng)中的哪個(gè)位置，都必須具有良好的熱均勻性，否則那些本應(yīng)通過(guò)烘烤去除的污染物將會(huì)在局部“冷點(diǎn)”聚積。
在1961年，關(guān)于CERN項(xiàng)目使用渦輪分子泵（TMP）對(duì)烘烤的腔體進(jìn)行抽氣的論文中，指出“通過(guò)TMP抽氣需要兩到三周的時(shí)間，主要是由于需要對(duì)處在真空絕熱的低溫恒溫器中，包含的多層超級(jí)隔離層進(jìn)行除氣”。然而，這是一個(gè)特殊情況，在大多數(shù)應(yīng)用中，幾天的抽氣時(shí)間相比幾周，通常更容易接受。
“額外分子”主要來(lái)源：
● 吸附在腔壁內(nèi)表面的分子。這些分子大多附著在內(nèi)表面微觀的粗糙度中。
● 嵌入到腔壁內(nèi)的分子。隨著真空度的升高，抑制壓力逐漸減小，這些分子從腔壁內(nèi)部“滲透”到了內(nèi)表面。
除此之外，還有其他一些“額外分子”的來(lái)源需要考慮。包括：外部污染物，如指紋中所含的油脂成分；工藝反應(yīng)后的產(chǎn)物；真空泵內(nèi)油蒸汽的反向擴(kuò)散；以及系統(tǒng)組件本身的飽和蒸汽壓，例如密封件等。這些單一或混合的“額外分子”來(lái)源，使真空泵無(wú)法在現(xiàn)實(shí)中輕松獲得并保持它們?cè)O(shè)計(jì)預(yù)期的抽空水平。
當(dāng)然解決方案也有很多：● 確保制造組件的材料中污染物含量盡可能低；
● 確保在裝配過(guò)程中佩戴無(wú)塵手套；
● 使用萊寶SC或ECODRY干式真空泵；
● 使用金屬密封替代橡膠密封；
● 最終，“烘烤” 真空腔室。
什么是真空系統(tǒng)烘烤：
烘烤就是加熱真空系統(tǒng)腔室。如果要實(shí)現(xiàn)超高真空（UHV），理想情況下最高烘烤溫度可達(dá)300 - 400 ℃。但通常高真空泵的法蘭處（CF）烘烤溫度不會(huì)這么高，如萊寶 TURBOVAC i 系列分子泵的CF法蘭處最高烘烤溫度不超過(guò)100 ℃。而如果在真空設(shè)備內(nèi)部使用熱源（如輻射加熱），則不應(yīng)超過(guò)可容許的輻射功率
真空系統(tǒng)烘烤的局限性：
一般對(duì)于處理從腔體表面或次表面進(jìn)入的分子，采用的烘烤過(guò)程取決于所需的真空度、最終的用途和系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)。一個(gè)典型的應(yīng)用例子就是烘烤腔體以揮發(fā)并去除內(nèi)壁吸附的水和加工過(guò)程殘留的碳?xì)浠衔锏?。如果真空腔室是使用可烘烤的金屬墊片密封的UHV系統(tǒng)，那么烘烤腔室通常是標(biāo)準(zhǔn)操作。
然而使用橡膠O形圈密封的腔室就有一定的局限性。真空烘烤的溫度以及烘烤的有效性都將受到橡膠材料高溫耐受能力的限制。例如，Viton? 不應(yīng)用于160 ℃ 以上的烘烤操作，因?yàn)樗鼤?huì)慢慢開始分解。更重要的是，所有可烘烤的材料，無(wú)論它們位于真空系統(tǒng)中的哪個(gè)位置，都必須具有良好的熱均勻性，否則那些本應(yīng)通過(guò)烘烤去除的污染物將會(huì)在局部“冷點(diǎn)”聚積。
另外，使用熱氮?dú)獾雀邷貧怏w吹掃真空腔室也可以有效地去除內(nèi)壁表面污染物。例如將氮?dú)馔ㄟ^(guò)潔凈的氣體加熱器，然后緩慢通入腔室長(zhǎng)達(dá)30分鐘，污染物將被氣流夾帶并通過(guò)排氣口排出。這需要針對(duì)不同的真空系統(tǒng)，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的通入時(shí)間和溫度。雖然并不復(fù)雜，但這種氮?dú)獯祾叻椒ㄒ仓荒苡糜诓糠终婵涨皇业奶幚怼?/span>
在1961年，關(guān)于CERN項(xiàng)目使用渦輪分子泵（TMP）對(duì)烘烤的腔體進(jìn)行抽氣的論文中，指出“通過(guò)TMP抽氣需要兩到三周的時(shí)間，主要是由于需要對(duì)處在真空絕熱的低溫恒溫器中，包含的多層超級(jí)隔離層進(jìn)行除氣”。然而，這是一個(gè)特殊情況，在大多數(shù)應(yīng)用中，幾天的抽氣時(shí)間相比幾周，通常更容易接受。