低温泵真空系统操作注意事项

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)东北大学 作者:张以忱

  (1)在低温泵系统中,有时为了减少表面出气,需要对工作室壁用液氮冷却。但此时,在解释电离规读数时就应注意。即使室壁不冷却,规在低温系统内的位置很重要,特别是否直接对着泵。由于电离规测量的是气体密度而不是压强,若规内气体温度为T1,而系统内温度为T2,则电离规压强读数是Pi=P(T1/T2)1/2,这里P 是系统内的压力。

  (2) 烘烤低温泵真空系统时应特别注意,由于低温泵怕热辐射,当系统烘烤到450℃时,可能导致泵的温度升高到超过工作范围,此时可以在泵和系统之间插入水冷挡板作为热辐射屏蔽,但这会严重地减小抽速。可以把挡板制成烘烤时旋转到屏蔽位置,结束后旋转回去的类似于蝶阀的结构。档板在屏蔽位置时,系统的抽速减小了75%。

  (3)在抽气系统操作时,系统的操作者应确保在工作过程中低温泵的热载荷不超过额定指标,尤其应特别注意泵第一级吸附板上的热载荷大小。为了确保低温泵的热载荷不超过指标(尤其是第一级上的热负载),应采用某种形式的障板来减少射到第一级上的辐射用量。除了真空室壁附近300 K 的辐射外,第一级还接受来自诸如镀膜室、加热灯丝或溅射放电等热辐射源。在许多过程中热载荷可高达100 到150 W,此时就容易超过功率为35 到40 W 的膨胀机的容量。因而需要加某种形式的障板来减少射到第一级上的辐射通量。最简单的办法是用反射的非冷却障板。如果还不够的话,则需要采用带冷却的人字形障板。这种障板可以用水冷却也可以用液氮来冷却。

  (4)低温泵在连续运转中,尤其是在吸附剂被氦饱和时,应特别注意防止瞬时断电,因为即使是短时间停电,氦气也会从吸附剂中释放出来,而且会把真空器壁上的大量热量传到抽气表面上去。这时即使系统已经粗抽到20 Pa 也解决不了问题,因为那也不足以阻止连续的热传导现象发生。

  如果发生短时间断电情况,即当氦被猝发以后,则泵就不能再继续工作,而需要再生了。如果停电时间较长,则可能使水蒸气从第一级释放出来并淀积在第二级上使吸附剂饱和,此时需要彻底再生。

  (5)操作中应经常检查低温泵的过压安全阀是否正常,以防止安全阀失灵,对操作者和泵造成危害。

  (6)不能用低温泵抽除有毒的或易爆及容易产生化学反应的危险气体。因为低温表面可冷凝各种蒸气,所以它会累积大量的沉积物,当泵被升温时,低温表面冷凝的某些沉积物就可能相互反应或与大气发生反应。例如,硅烷和水蒸气在77 K 时会起反应,产生爆炸的危险。如果泵中凝结着爆炸性气体,则在泵突然升温大量气体放出时,它们会流到被抽空的系统中去,此时如果电离规在工作就会发生严重问题。

  (7)低温泵对所有气体的抽气能力并不是都一样。低温泵的抽氦和抽氢的能力要比抽其它气体的能力差得多,在系统的组成和操作时应考虑这一点。

  (8) 压缩机需充以高纯氦(99.999%)。氖是氦中最常见的杂质,它会凝聚在低温级上并导致密封件磨损。

  表1 概括了在低温泵抽气系统运转中的某些操作注意问题。

表1 低温泵系统抽气注意事项

低温泵系统抽气注意事项

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