Chap3MS學(xué)習(xí)資料

1、 3/22214exp22BBdNmmvfvN dk Tk TnkTP 1/221exp22xxBBmvdnmfn dk Tk TMolecular density, incidence rate, mean-free path, and monolayer formation time as a function of pressure問題：表面測(cè)量要求1小時(shí)內(nèi)污染小于5%，請(qǐng)問真空度至少要達(dá)到多少？請(qǐng)選擇合適的真空泵，并畫出連接示意圖。體積流量體積流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)氣體流過抽氣系統(tǒng)中任：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)氣體流過抽氣系統(tǒng)中任何截面的何截面的體積體積稱為體積流量，單位為升稱為體積流量，單位為升/ /秒

2、，秒，與氣體密度無關(guān)（真空泵的表示抽速與氣體密度無關(guān)（真空泵的表示抽速? ?）。）。分子流分子流：當(dāng)壓強(qiáng)進(jìn)：當(dāng)壓強(qiáng)進(jìn)步降低，氣體分子的平均自由程步降低，氣體分子的平均自由程增大，分子間的相互碰撞減少，分子與管壁的碰撞占增大，分子間的相互碰撞減少，分子與管壁的碰撞占主要地位，分于間的內(nèi)摩擦消失，氣體分子以熱運(yùn)動(dòng)主要地位，分于間的內(nèi)摩擦消失，氣體分子以熱運(yùn)動(dòng)而自由地獨(dú)立地直線前進(jìn)，這種流動(dòng)被稱為分子流。而自由地獨(dú)立地直線前進(jìn)，這種流動(dòng)被稱為分子流。平流平流：隨氣體壓強(qiáng)和流速的逐漸降低，流動(dòng)由具有不同：隨氣體壓強(qiáng)和流速的逐漸降低，流動(dòng)由具有不同流動(dòng)速度的各個(gè)流動(dòng)層組成宏觀流動(dòng)速度的各個(gè)流動(dòng)層組成宏觀

3、流速矢量與流速矢量與管軸平行，管軸平行，流動(dòng)與氣體的粘滯性有關(guān)，稱為平流。平流和湍流都屬流動(dòng)與氣體的粘滯性有關(guān)，稱為平流。平流和湍流都屬于粘滯流。于粘滯流。湍流湍流：當(dāng)氣體壓強(qiáng)和流速都比較高時(shí)，流動(dòng)呈現(xiàn)不穩(wěn)定：當(dāng)氣體壓強(qiáng)和流速都比較高時(shí)，流動(dòng)呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，狀態(tài)，宏觀宏觀流速矢量有徑向分量氣體流動(dòng)受到較大的流速矢量有徑向分量氣體流動(dòng)受到較大的阻力，通常稱這種流動(dòng)狀態(tài)為湍流或者旁流。阻力，通常稱這種流動(dòng)狀態(tài)為湍流或者旁流。流導(dǎo)與氣流導(dǎo)與氣體的流動(dòng)體的流動(dòng)狀態(tài)相關(guān)狀態(tài)相關(guān)分子流狀態(tài)下各種導(dǎo)管的流導(dǎo)孔長(zhǎng)管短管兩種流動(dòng)狀態(tài)下流導(dǎo)的對(duì)比和電路的對(duì)照：壓強(qiáng) 電壓流導(dǎo) 電導(dǎo)流量 電流可以利用電路的概念來考慮

4、管道的連接, 推導(dǎo)出復(fù)雜氣路的流動(dòng)狀態(tài)p0, S0p, S真空檢漏：真空檢漏：抽真空過程中不同漏氣方式對(duì)真空度的影響靈敏度可達(dá)10-9 paL/s是最可靠的檢漏技術(shù)真空法檢漏：酒精，丙烷，Ar，CO2Gas inletMFCVacuum ChamberPressure GaugeVariable Capacitance ValveRoughing/Backing PumpValve Valve Oil FilterGas OutletHigh Vacuum Pump工作范圍及特點(diǎn)：工作范圍及特點(diǎn)：大氣壓大氣壓10-3 torr耐用，便宜耐用，便宜油潤(rùn)滑，污染油潤(rùn)滑，污染工作過程：工作過程： 氣

5、體從入口進(jìn)入轉(zhuǎn)子和定子之間氣體從入口進(jìn)入轉(zhuǎn)子和定子之間 偏軸轉(zhuǎn)子壓縮空氣并輸送到出口偏軸轉(zhuǎn)子壓縮空氣并輸送到出口1. 氣體在出口累積到一定壓強(qiáng)，噴出到大氣氣體在出口累積到一定壓強(qiáng)，噴出到大氣理想情況下，旋片轉(zhuǎn)動(dòng)半周后，腔體內(nèi)壓強(qiáng)：nnVVVPPnVVVPPVPVVP)()()(00101個(gè)循環(huán)后n無限大時(shí)，p趨向0；極限真空pm有害空間排氣空間與吸氣空間的間隙泵油氣的循環(huán)干式機(jī)械泵干式機(jī)械泵液氮冷卻有很大表面積的分子篩10-3 Torr- 10-10 Torr (可以用兩個(gè)泵交替工作)很容易飽和多泵聯(lián)合工作200 C 烘烤除去吸附的氣體簡(jiǎn)單，無振動(dòng)，便宜，無油污染極限真空與泵的溫度相關(guān)。冷凝泵

6、金屬表面，高沸點(diǎn)氣體覆蓋的低溫表面，分子篩，活性碳等( ) 300/ultsPP TTpMT22105 . 3加熱油從噴嘴噴出，氣體分子與油分子碰撞，向出氣口運(yùn)動(dòng)需要水冷，前級(jí)泵10-3 to 10-7 Torr (to 10-9 Torr，液氮冷阱)q優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 耐用耐用 成本低，抽速快成本低，抽速快 無震動(dòng)和聲音無震動(dòng)和聲音q缺點(diǎn)缺點(diǎn) 油污染油污染油擴(kuò)散泵原理：原理： 氣體分子被高速轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪片氣體分子被高速轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪片撞擊，向出口運(yùn)動(dòng)撞擊，向出口運(yùn)動(dòng) 多級(jí)速度：多級(jí)速度：30,000-60,000 rpm. 轉(zhuǎn)子的切向速度與分子運(yùn)動(dòng)速轉(zhuǎn)子的切向速度與分子運(yùn)動(dòng)速率相當(dāng)率相當(dāng) Atmosphe

7、re to 10-10 Torr 是最常見的是最常見的 HV/UHV泵泵.q優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 基本沒有油的污染基本沒有油的污染 啟動(dòng)和關(guān)閉很快啟動(dòng)和關(guān)閉很快 q缺點(diǎn)缺點(diǎn) 噪聲大，有振動(dòng)。噪聲大，有振動(dòng)。 電磁污染。電磁污染。 比較昂貴。比較昂貴。原理：原理： 極板間加高壓極板間加高壓 (5 kV) 電子螺旋運(yùn)動(dòng)電子螺旋運(yùn)動(dòng) (longer path-length). 氣體分子被電子離化，向陰氣體分子被電子離化，向陰極運(yùn)動(dòng)極運(yùn)動(dòng). 離子注入陰極離子注入陰極(Ti，Ta)，濺，濺射陰極材料射陰極材料. 濺射出的陰極材料與氣體反濺射出的陰極材料與氣體反應(yīng)，沉積在角落中或陽極上應(yīng)，沉積在角落中或陽極上. 10

8、-4 Torr to 10-11 Torr濺射離子泵濺射離子泵q 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 干凈，無油污染干凈，無油污染 無運(yùn)動(dòng)部分，無振動(dòng)，無噪音無運(yùn)動(dòng)部分，無振動(dòng)，無噪音 低功耗，使用時(shí)間長(zhǎng)低功耗，使用時(shí)間長(zhǎng) 無斷電問題無斷電問題q 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 對(duì)惰性氣體效率低對(duì)惰性氣體效率低 每隔幾年需要對(duì)陰極材料進(jìn)行每隔幾年需要對(duì)陰極材料進(jìn)行再生再生三極型離子泵提高對(duì)惰性氣體的抽氣效率加磁場(chǎng)增加電離效率；惰性氣體被埋入真空容器壁而被除去。原理：原理： 加熱加熱Ti絲使其蒸發(fā)到冷壁絲使其蒸發(fā)到冷壁. Ti原子與氣體反應(yīng)原子與氣體反應(yīng).優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)： 工作范圍工作范圍 10-8-10-11 Torr 便宜，可靠，

9、無噪音，無振動(dòng)，無斷便宜，可靠，無噪音，無振動(dòng)，無斷電問題電問題 需要再生，很難排除惰性氣體和甲烷需要再生，很難排除惰性氣體和甲烷1 x 10-9 Torr to 10-11 Torr 電離規(guī)(Ion Gauge)Air admitted by regulator真空技術(shù)中的特殊要求真空技術(shù)中的特殊要求清潔材料盲孔和焊接烘烤放氣對(duì)材料的要求:放氣小不滲漏玻璃和鋅??？玻璃是很好的真空用材料，但漏氦。鋅的蒸汽壓過高，超高真空應(yīng)避免使用。腈橡膠或丁鈉橡膠通常作為墊圈，比如腈橡膠或丁鈉橡膠通常作為墊圈，比如O型圈。不耐高溫型圈。不耐高溫氟化橡膠可以耐氟化橡膠可以耐200攝氏度，攝氏度， 常用于低壓。常用于低壓?？焖俳宇^快速接頭高真空法蘭高真空法蘭電極法蘭電極法蘭針尖閥針尖閥盲孔和焊接不要造成放氣源外部?jī)?nèi)部焊接位置Gas inletMFCVacuum ChamberPressure GaugeVariable Capacitance ValveRoughing/Backing PumpValve Valve Oil FilterGas OutletHigh Va