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(jù)加工產(chǎn)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(tǒng)

      此排氣系統(tǒng)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(tài)，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(lián)，以這樣的方式完成抽氣動作。

       排氣系統(tǒng)為鍍膜機真空系統(tǒng)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(nèi)吸氣空腔的體積，使被抽容器內(nèi)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(zhuǎn)子、彈片等，轉(zhuǎn)子在定子里面但與定子不同心軸，象兩個內(nèi)切圓，轉(zhuǎn)子槽內(nèi)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(nèi)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(jīng)吸進的氣體，將氣體排出泵外。轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，泵完成兩次吸氣和兩次排氣。當泵連續(xù)順時針轉(zhuǎn)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(xiàn)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(jīng)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(shù)有極限真空，抽氣速率，此為設計與選用機械泵的重要依據(jù)。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(zhuǎn)數(shù)運轉(zhuǎn)時，單位時間內(nèi)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(shù)表示轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周有兩次排氣過程，Vs表示當轉(zhuǎn)子處于水平位置的時候，吸氣結束，此時空腔內(nèi)的體積zui大，轉(zhuǎn)速為n。

        機械泵排氣的效果還與電機的轉(zhuǎn)速及皮帶的松緊度有關系，當電機的皮帶比較松，電機轉(zhuǎn)速很慢的時候，機械泵的排氣效果也會變差，所以要經(jīng)常保養(yǎng)，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(nèi)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(zhuǎn)的雙葉形或多葉形轉(zhuǎn)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(nèi)有較大的抽氣速度，它彌補了機械泵在此范圍內(nèi)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(nèi)的油具有密封和潤滑作用，因此要按照規(guī)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(zhuǎn)速，羅茨泵電機的轉(zhuǎn)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(xiàn)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(jù)噴嘴的多少可以分為單級泵和多級泵。

      擴散泵底部內(nèi)儲存有擴散泵油，上部為進氣口，右側(cè)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(chǎn)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(chǎn)生的油蒸汽沿著導流管經(jīng)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(fā)器，即靠油的蒸發(fā)——噴射——凝結，重復循環(huán)來實現(xiàn)抽氣的。

由進氣口進入泵內(nèi)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(nèi)，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(huán)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(chǎn)品的100％純凈，特別是半導體行業(yè)，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(tǒng)，冷凝泵組成的排氣系統(tǒng)不僅排氣效率*，而且有效保證真空腔的清潔，保證產(chǎn)品的質(zhì)量（避免產(chǎn)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。