高真空鍍膜機部件詳細介紹

     高真空鍍膜機，鍍膜機是目前制作真空條件應用的設備。其相關組成及各部件：機械泵、增壓泵、油擴散泵等的介紹


      一、真空主體——真空腔

      根據加工產品要求的各異，真空腔的大小也不一樣，目前應用zui多的有直徑1.3M、0.9M、1.5M、1.8M等，腔體由不銹鋼材料制作，要求不生銹、堅實等，真空腔各部分有連接閥，用來連接各抽氣泵浦。

       二、輔助抽氣系統

      此排氣系統采用“擴散泵+機械泵＋羅茨泵＋低溫冷阱＋polycold”組成

       排氣流程為：機械泵先將真空腔抽至小于2.0*10-2PA左右的低真空狀態，為擴散泵后繼抽真空提供前提，之后當擴散泵抽真空腔的時候，機械泵又配合油擴散泵組成串聯，以這樣的方式完成抽氣動作。

       排氣系統為鍍膜機真空系統的重要部分，主要有由機械泵、增壓泵（主要介紹羅茨泵）、油擴散泵三大部分組成。

      機械泵：也叫前級泵，機械泵是應用zui廣泛的一種低真空泵，它是用油來保持密封效果并依靠機械的方法不斷的改變泵內吸氣空腔的體積，使被抽容器內氣體的體積不斷膨脹從而獲得真空。

       機械泵有很多種，常用的有滑閥式（此主要應用于大型設備）、活塞往復式、定片式和旋片式（此目前應用zui廣泛，本文主要介紹）四種類型。

       機械泵常常被用來抽除干燥的空氣，但不能抽除含氧量過高、有爆炸性和腐蝕性的氣體，機械泵一般被用來抽除*性的氣體，但是對水氣沒有好的效果，所以它不能抽除水氣。旋片泵中起主要作用的部件是定子、轉子、彈片等，轉子在定子里面但與定子不同心軸，象兩個內切圓，轉子槽內裝有兩片彈片，兩彈片中間裝有彈簧，保證了彈片緊緊貼在定子的內壁。

      它的兩個彈片交替起著兩方面的作用，一方面從進氣口吸進氣體，另一方面壓縮已經吸進的氣體，將氣體排出泵外。轉子每旋轉一周，泵完成兩次吸氣和兩次排氣。當泵連續順時針轉動時，旋片泵不斷的通過進氣口吸入氣體，又從排氣口不斷的排出泵外，實現對容器抽氣的目的。為了提高泵的極限真空度，均將泵的定子浸在油里面這樣，在各處的間隙中及有害空間里面經常保持足夠的油，把空隙填滿，所以油一方面起到了潤滑作用，另一方面又起了密封和堵塞縫隙及有害空間的作用，防止氣體分子通過各種渠道反流到壓強低的空間去。

       機械泵是從大氣開始工作的，它的主要參數有極限真空，抽氣速率，此為設計與選用機械泵的重要依據。單級泵可以將容器從大氣抽到1.0*10-1PA的極限真空，雙級機械泵可以將容器從大氣抽到6.7*10-2帕，甚至更高。

       抽氣速率，是指旋片泵按額定轉數運轉時，單位時間內所能排出氣體的體積，可以用下公式計算：

     Sth=2nVs=2nfsL

      fs表示吸氣結束時空腔截面積，L表示空腔長度，系數表示轉子每旋轉一周有兩次排氣過程，Vs表示當轉子處于水平位置的時候，吸氣結束，此時空腔內的體積zui大，轉速為n。

        機械泵排氣的效果還與電機的轉速及皮帶的松緊度有關系，當電機的皮帶比較松，電機轉速很慢的時候，機械泵的排氣效果也會變差，所以要經常保養，點檢，機械泵油的密封效果也需要常常點檢，油過少，達不到密封效果，泵內會漏氣，油過多，把吸氣孔堵塞，無法吸氣和排氣，一般，在油位在線下0.5厘米即可。

        增壓泵又叫羅茨泵：它是具有一對同步高速旋轉的雙葉形或多葉形轉子的機械泵，由于它的工作原理與羅茨鼓風機相同，所以又可以叫羅茨真空泵，此泵在100-1帕壓強范圍內有較大的抽氣速度，它彌補了機械泵在此范圍內排氣能力不足的缺點，此泵不能從大氣開始工作，也不能直接排出大氣，它的作用僅僅是增加進氣口和排氣口之間的壓差，其余的則需要機械泵來完成，因此，它必須配以機械泵作為前級泵。

        機械泵在使用過程中，必須注意以下問題：

        1、機械泵要安裝在清潔干燥的地方。

        2、泵本身要保持清潔干燥，泵內的油具有密封和潤滑作用，因此要按照規定量添加。

         3、要定期更換泵油，更換的時候要先排出以前的廢油，周期為至少三個月至半年更換一次。

         4、要按照說明書接好電線。

         5、機械泵停止工作前要先關閉進氣閥門，再停電并開放氣閥，將大氣通過進氣口放入泵中。

          6、泵在工作期間，油溫不可以超過75攝氏度，否則會由于油的黏度過小而導致密封不嚴。

           7、要不定期檢點機械泵的皮帶松緊度、電機的轉速，羅茨泵電機的轉速，和密封圈的密封效果。

         油擴散泵：機械泵的極限真空只有10-2帕，當達到10-1帕的時候，實際抽速只有理論的1/10，如果要獲得高真空的話，必須采用油擴散泵。

        由于油擴散泵是zui早用來獲得高真空的泵，其由于造價便宜，維護方便，使用廣泛，所以本文將重點討論。

       油擴散泵的應用壓強范圍是10-1帕-10-7帕，它是利用氣體的擴散現象來排氣的，它具有結構簡單，操作方便，抽速大（zui高可以達到10+5升/秒）等特點。油擴散泵主要由泵殼、噴嘴、導流管和加熱器組成，里面主要添加擴散泵油（日本的型號是D-704#），根據噴嘴的多少可以分為單級泵和多級泵。

      擴散泵底部內儲存有擴散泵油，上部為進氣口，右側旁下部為出氣口，在工作時出氣口由機械泵提供前置壓強，機械泵充當前置泵。

       當擴散泵的油被電爐加熱時，產生的油蒸汽提供前置壓強，機械泵充當前置泵。當擴散泵油被電爐加熱時，產生的油蒸汽沿著導流管經傘形噴嘴向下噴出。因噴嘴外面有機械泵提供的1-10-1帕的真空，故油蒸汽可噴出一段距離，構成一個向出氣口方向運動的射流。射流zui后碰上由冷卻水冷卻的泵壁，凝結為液體，流回蒸發器，即靠油的蒸發——噴射——凝結，重復循環來實現抽氣的。

由進氣口進入泵內的氣體分子，一旦落入蒸汽流中，便獲得向下運動的動量，向下飛去，由于射流具有高的流速（約200米/秒），高的蒸汽密度，且擴散泵油具有高的分子量（300-500）故能有效的帶走氣體分子，因此在射流的界面內，氣體分子不可能長期滯留，且在射流界面的兩邊，被抽氣體有很大的濃度差，正是因為這個濃度差被抽氣體能不斷的越過界面，擴散進入射流中，被帶往出口處，在出口處再由機械泵抽走。

        擴散泵的油蒸汽壓是決定泵的極限真空的重要因素，因此盡量選用飽和蒸汽壓低的泵油，其化學特性要好。

        擴散泵不能單獨用來抽氣，一般要求泵的zui大出口壓強為40帕。擴散泵的抽速決定于*級噴嘴與泵體進氣口口徑間環形面積的大小，抽速不是一恒定的值，而是隨著進氣口的壓強而變化的，當壓強在10-2～10-3帕的時候，擴散泵的抽氣速度是zui快的，當壓強小于5*10-4帕之后，擴散泵的抽氣速度zui小，幾乎沒有抽氣能力（此時，進氣口的壓強較高，由于空氣的密度較大，使蒸汽流形成不了高速射流以阻擋空氣的反擴散，所以抽速下降）。

       擴散泵在安裝前要清洗，之后才可以裝入擴散油，油在加熱前，必須要先對泵抽真空，停機前要先將擴散泵油冷卻到60～70攝氏度，才可以關閉前級抽氣，zui后關冷卻水。

          由于油擴散泵是無法杜絕有返油的幾率，那么沒有辦法保證精密產品的100％純凈，特別是半導體行業，所以就有“高真空冷凝泵＋低真空機械泵”所組成的無油真空系統，冷凝泵組成的排氣系統不僅排氣效率*，而且有效保證真空腔的清潔，保證產品的質量（避免產品被污染、增強膜層與基板之間的附著力），但是其維護成本非常的高，造價昂貴，所以普及率沒有油擴散泵廣泛。