Pa量級(jí)超高真空度的設(shè)備及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于真空技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種獲得超高真空度的設(shè)備及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]真空環(huán)境為人們提供了清潔、少受外界干擾的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展無(wú)不伴隨著真空科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步。如今真空科學(xué)已廣泛應(yīng)用于電子、半導(dǎo)體、冶金、醫(yī)藥、航空航天等領(lǐng)域，并為微納米工程、分析測(cè)試技術(shù)、激光工程等高新技術(shù)提供了必要保障。通常真空環(huán)境的獲得是通過(guò)真空栗來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由機(jī)械栗、擴(kuò)散栗、分子栗、離子栗、升華栗等不同種類(lèi)真空栗及其組合來(lái)滿(mǎn)足對(duì)不同真空度的需求?，F(xiàn)有設(shè)備，通過(guò)單一機(jī)械栗，其工作室的真空度可達(dá)10 ta量級(jí)；由機(jī)械栗、擴(kuò)散栗的組合，工作室真空度達(dá)到10 4Pa量級(jí)；同時(shí)機(jī)械栗、分子栗兩級(jí)真空系統(tǒng)可將工作室的極限真空度提高到10 6Pa量級(jí)；若要繼續(xù)提高真空度，一般采用機(jī)械栗、分子栗配合升華栗或?yàn)R射離子栗的組合，可以實(shí)現(xiàn)10 9Pa量級(jí)的超高真空，但現(xiàn)有設(shè)備如分子束外延設(shè)備、X射線(xiàn)光電子能譜儀、俄歇電子能譜儀等采用此類(lèi)配置，其工作室極限真空大多只能達(dá)到1 X 10 sPa?2X 10 sPa量級(jí)，只有極少數(shù)設(shè)備能實(shí)現(xiàn)10 9Pa量級(jí)。采用此類(lèi)配置的真空系統(tǒng)組成復(fù)雜、成本很高；真空獲取系統(tǒng)占用空間大，影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，甚至影響系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，而且極限真空維持穩(wěn)定性差、操作復(fù)雜。隨著對(duì)設(shè)備真空度的要求不斷提高，真空獲取系統(tǒng)越發(fā)復(fù)雜，相應(yīng)的設(shè)備成本急劇增加，使用操作難度增加，結(jié)構(gòu)尺寸增大等這些都限制了它的使用及推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)10 9Pa量級(jí)真空系統(tǒng)組成復(fù)雜、成本很高，真空獲取系統(tǒng)占用空間大，影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，甚至影響系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，而且極限真空維持穩(wěn)定性差、操作復(fù)雜的問(wèn)題，而提供一種獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的設(shè)備及其方法。
[0004]—種獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的設(shè)備包括機(jī)械栗、波紋管、真空電磁閥、分子栗、工作室、閘板閥、鹵素?zé)簟⑦M(jìn)氣孔、進(jìn)氣截止閥、流量計(jì)、氣瓶截止閥、減壓閥、氣瓶、加熱帶、石英窗口、真空計(jì)、熱電偶、密封法蘭和工作負(fù)載，
[0005]所述的機(jī)械栗與分子栗之間通過(guò)波紋管連接，在波紋管上設(shè)置真空電磁閥，在分子栗和工作室之間設(shè)置閘板閥，所述的工作室內(nèi)設(shè)有鹵素?zé)?，在工作室頂端設(shè)有透光口，且透光口采用石英窗口密封，在工作室底部設(shè)有進(jìn)氣孔，工作氣體由氣瓶經(jīng)減壓閥、氣瓶截止閥、流量計(jì)、進(jìn)氣截止閥和進(jìn)氣孔進(jìn)入工作室內(nèi)，在工作室外壁四周纏繞加熱帶，所述的工作負(fù)載設(shè)置在工作室內(nèi)，且通過(guò)密封法蘭進(jìn)行密封，由真空計(jì)檢測(cè)工作室內(nèi)的真空度，由熱電偶測(cè)量工作室內(nèi)溫度。
[0006]—種獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的方法，具體是按以下步驟完成的:首先啟動(dòng)上述的獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的設(shè)備的機(jī)械栗，打開(kāi)電磁閥和閘板閥，當(dāng)真空計(jì)顯示工作室內(nèi)壓力為IPa?10Pa時(shí)，啟動(dòng)分子栗，當(dāng)真空計(jì)顯示工作室內(nèi)壓力為10 5Pa?10 7Pa時(shí)，打開(kāi)鹵素?zé)?，同時(shí)啟動(dòng)加熱帶烘烤，設(shè)置烘烤溫度為100?400°C，烘烤時(shí)間為24h?120h，然后關(guān)閉鹵素?zé)艉图訜釒В敝琳婵沼?jì)顯示工作室內(nèi)壓力為109Pa時(shí)，先關(guān)閉閘板閥，然后關(guān)閉電磁閥、分子栗和機(jī)械栗。
[0007]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有設(shè)備真空獲取系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂的問(wèn)題，提供了一種獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的設(shè)備，通過(guò)機(jī)械栗加單級(jí)分子栗兩級(jí)真空獲取系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)10 9Pa量級(jí)超高真空度的方法，由該方法實(shí)現(xiàn)的真空設(shè)備的極限真空度可達(dá)
7.3X10 9Pa0 二、采用本發(fā)明一種獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的方法可顯著提高采用機(jī)械栗、分子栗配置的真空設(shè)備的極限真空度；同時(shí)與現(xiàn)有可實(shí)現(xiàn)10 9Pa量級(jí)超高真空度的設(shè)備相比，本發(fā)明大大簡(jiǎn)化了真空獲取系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、降低了設(shè)備成本；此外本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的設(shè)備還具有配置簡(jiǎn)單、操作方便、真空系統(tǒng)可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是【具體實(shí)施方式】一所述的一種獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是實(shí)施例2真空計(jì)16顯示器的照片。
【具體實(shí)施方式】
[0010]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1，本實(shí)施方式是一種獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的設(shè)備，包括機(jī)械栗1、波紋管2、真空電磁閥3、分子栗4、工作室5、閘板閥6、鹵素?zé)?、進(jìn)氣孔
8、進(jìn)氣截止閥9、流量計(jì)10、氣瓶截止閥11、減壓閥12、氣瓶13、加熱帶14、石英窗口15、真空計(jì)16、熱電偶17、密封法蘭18和工作負(fù)載19，
[0011]所述的機(jī)械栗1與分子栗4之間通過(guò)波紋管2連接，在波紋管2上設(shè)置真空電磁閥3，在分子栗4和工作室5之間設(shè)置閘板閥6，所述的工作室5內(nèi)設(shè)有鹵素?zé)?，在工作室5頂端設(shè)有透光口，且透光口采用石英窗口 15密封，在工作室5底部設(shè)有進(jìn)氣孔8，工作氣體由氣瓶13經(jīng)減壓閥12、氣瓶截止閥11、流量計(jì)10、進(jìn)氣截止閥9和進(jìn)氣孔8進(jìn)入工作室5內(nèi)，在工作室5外壁四周纏繞加熱帶14，所述的工作負(fù)載19設(shè)置在工作室5內(nèi)，且通過(guò)密封法蘭18進(jìn)行密封，由真空計(jì)16檢測(cè)工作室5內(nèi)的真空度，由熱電偶17測(cè)量工作室5內(nèi)溫度。
[0012]圖1是【具體實(shí)施方式】一所述的一種獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1為機(jī)械栗，2為波紋管，3為真空電磁閥，4為分子栗，5為工作室，6為閘板閥，7為鹵素?zé)簦?為進(jìn)氣孔，9為進(jìn)氣截止閥，10為流量計(jì)，11為氣瓶截止閥，12為減壓閥，13為氣瓶，14為加熱帶，15為石英窗口，16為真空計(jì)，17為熱電偶，18為密封法蘭，19為工作負(fù)載。
[0013]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一的不同點(diǎn)是:所述的分子栗4為具有獲取10 9Pa極限真空能力的分子栗。其他與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同點(diǎn)是:所述的工作室5利用特種鋼材制備而成，且工作室5加工成型后在無(wú)油高真空條件下進(jìn)行除氣鈍化處理，工藝真空度為10 5Pa?500Pa，溫度為500?1200°C，處理時(shí)間為24h?120h。其他與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0015]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同點(diǎn)是:所述的工作室5的內(nèi)壁表面粗糙度為0.05 μπι?10 μπι。其他與【具體實(shí)施方式】一至三相同。
[0016]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同點(diǎn)是:所述的工作室5在真空環(huán)境下的放氣量為10 9Pa.L.s 1?10 7Pa.L.s 10其他與【具體實(shí)施方式】一至四相同。
[0017]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同點(diǎn)是:所述的石英窗口 15為面積不大于400cm2石英窗口。其他與【具體實(shí)施方式】一至五相同。
[0018]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同點(diǎn)是:所述的密封法蘭18為超高真空金屬密封法蘭，超高真空金屬密封法蘭的密封為全金屬密封。其他與【具體實(shí)施方式】一至六相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至七之一不同點(diǎn)是:所述的獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的設(shè)備的整體漏率為10 9Pa.L.s 1?10 sPa.L.s、其他與【具體實(shí)施方式】一至七相同。
[0020]【具體實(shí)施方式】九:一種獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的方法，具體是按以下步驟完成的:首先啟動(dòng)【具體實(shí)施方式】八所述的獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的設(shè)備的機(jī)械栗1，打開(kāi)電磁閥3和閘板閥6，當(dāng)真空計(jì)16顯示工作室5內(nèi)壓力為IPa?10Pa時(shí)，啟動(dòng)分子栗4，當(dāng)真空計(jì)16顯示工作室5內(nèi)壓力為10 5Pa?10 7Pa時(shí)，打開(kāi)鹵素?zé)?，同時(shí)啟動(dòng)加熱帶14烘烤，設(shè)置烘烤溫度為100?400°C，烘烤時(shí)間為24h?120h，然后關(guān)閉鹵素?zé)?和加熱帶14，直至真空計(jì)16顯示工作室5內(nèi)壓力為10 9Pa時(shí)，先關(guān)閉閘板閥6，然后關(guān)閉電磁閥3、分子栗4和機(jī)械栗1。
[0021]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】九的不同點(diǎn)是:所述設(shè)置烘烤溫度為200°C，烘烤時(shí)間48h。其他與【具體實(shí)施方式】九相同。
[0022]采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果
[0023]實(shí)施例1:一種獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的方法，具體是按以下步驟完成的:首先啟動(dòng)獲得10 9Pa量級(jí)超高真空度的設(shè)備的機(jī)械栗1，打開(kāi)電磁閥3和閘板閥6，當(dāng)真空計(jì)16顯示工作室5內(nèi)壓力為IPa?10Pa時(shí)，啟動(dòng)分子栗4，當(dāng)真空計(jì)