真空系统的组成与设计概述之真空机组

　　1.3.4高真空系统
　　这种系统应用较广泛,它的工作压力范围一般在1.33×10-2~1.33×10-5Pa。
　　(1)扩散泵串联机械泵的真空系统,如图1-1~图1-3所示。此系统可以获得10-2~10-5Pa的真空度,一般用在工作时放气量比较小的设备上。该系统结构简单、工作可靠、成本低。缺点是系统启动慢、预抽时间长,扩散泵的油蒸气容易返流到真空室中去。
　　(2)分子泵串联机械泵的真空系统,如图1-4所示。此系统一般可获得10-2~10-6Pa的真空度,一般用在工作时放气量较小的设备上。该系统结构简单、启动快、预抽时间短、工作可靠、返油率较低。
　　(3)分子泵串联干式机械泵的真空系统,如图1-16所示。此系统一般可获得10-2~10-5Pa的真空度。该系统结构简单、启动快、预抽时间短、工作可靠,可以获得相对清洁的无油真空环境。
　　图1-16分子泵串联干式机械泵的真空系统
　　1一放气阀;2—热偶真空规;3电离真空规;4一高真空插板阀;5一分子泵;6一前级阀;7热偶真空规(测分子泵前级压力);8预抽阀;9千式机械真空泵
　　(4)扩散泵串联油增压泵,再串联油封机械泵的真空系统。该系统的抽气量大、抽速快,适合用于短时间内大量排气的工况,例如真空热处理、真空熔炼设备等。该系统的粗(预)抽时间短,但主抽系统启动较慢,对真空系统的油蒸气污染较大。
　　(5)扩散泵串联罗茨泵(机械增压泵),再串联机械泵的真空系统。该系统一般用于较大型真空容器的抽气,或工艺进行过程中放气量较大的工况下。该系统扩散泵的启动较慢,但抽气量大、预抽气时间短。
　　(6)分子泵串联罗茨泵,再串联机械泵(干式机械泵或油封机械泵)的真空系统,如图1-17所示。该系统启动快,具有较大的抽气量,可以获得较高的真空度和相对清洁的真空环境。
　　图1-17分子泵串联罗茨泵-机械泵的真空系统
　　1—放气阀;2—热偶真空规;3—电离真空规;4一高真空插板阀;5一分子泵;6—前级阀;7—热偶真空规(测分子泵前级压力);8—预抽9—罗茨泵;10—干式(或油封)机械真空泵
　　1.3.5超高真空系统
　　1.3.5.1扩散泵串联机械泵和冷阱的真空系统
　　系统组成原理如图1-18所示。该真空系统与图1-3所示的真空系统不同的是扩散泵串联两个液氮冷阱,而且真空室和冷阱6能耐400~450℃的高温烘烤。在此温度下,可以清除真空室壁及阱壁上吸附的气体及凝结的泵油。该系统适用于中、小型真空容器的排气和真空环境的获得,一般可以得到1.33×10-7Pa的极限真空度。
　　1.3.5.2涡轮分子泵串联机械泵的真空系统
　　系统如图1-19所示。该系统不烘烤可以获得10-6Pa的真空度,烘烤后真空度可以达到10-8Pa。该系统的特点是可以获得比较清洁的相对无油超高真空环境。
　　图1-18油扩散泵超高真空系统
　　1一真空室;2,11—热偶真空规;3-B-A真空规;4一放气阀;5超高真空阀;6,7冷阱;8—电离真空规;9—油扩散泵;10—前级真空阀;12—机械真空泵;13—电磁压差阀;14—前级阱;15超高真空预抽阀;16一烘烤装置
　　1.3.5.3溅射离子泵无油超高真空系统
　　系统如图1-20所示该系统以溅射离子泵为主泵,使用两个分子筛吸附泵作为预抽泵,其中分子筛预抽泵的作用是抽走真空室和溅射离子泵中的大气压下的气体及抽走系统烘烤及离子泵启动时放出来的气体。
　　1.3.5.4溅射离子泵-钛升华泵无油超高真空系统
　　该系统以钛升华泵和溅射离子泵作为主泵,并联或串联分子筛吸附泵作为预抽真空泵,系统原理如图1-21所示。
　　1.3.5.5低温泵超高真空系统
　　低温抽气是目前获得洁净真空环境的一种快捷而有效的方法。随着双级高可靠性小型制冷机的日臻完善,制冷机低温泵得到迅速发展,已成为获得洁净、无污染、抽速大、工作压力范围宽、抽气效率高、结构简单、使用方便、能长期工作及可任意方向安装的真空获得设备。系统采用低温泵作为主泵,并联或串联分子筛吸附泵(用作预抽真空泵)。该系统也可以用干式机械泵作为预抽真空泵。如果采用油封式机械泵作为系统的预抽泵,则必须在油封机械泵的入口管路上设置油蒸气捕集阱。
　　图1-19涡轮分子泵超高真空系统 图1-20溅射离子泵无油超高真空系统
　　1一真空室;2—热偶真空规;3-B-A真空规; 1一真空室;2—B-A真空规;3-超高真空阀;
　　4一超高真空阀;5一涡轮分子泵;6—冷阱; 4一超高真空闸板阀;5—溅射离子泵;
　　7一电磁压差阀;8—前级机械泵 6—高真空阀;7一分子筛吸附泵;8—热偶真空规
　　图1-21溅射离子泵-钛升华泵无油超高真空系统
　　1-溅射离子泵;2—钛升华泵;3—高真空阀;4一真空室;5-粗抽阀;6-分子筛吸附泵;7一管道阀