Технология полупроводникового кремния - Фалькевич Э.С.
ISBN 5-229-00740-0
Скачать (прямая ссылка):
I *
5
I I I I
W5 JOlfW1 I W2 10 1,0 п ю'W2WsW4 ш IO5 10 6IO7IOs 10* ю"
Рве. 175. Области давлений, измеряемых тепловыми (1), жидкостными (2), деформационными (3), компрессионными (4) и ионизационными (5) вакуумметрами:
374 I - низкий вакуум; II - средний; IlI - высокий;
IV — сверхвысокий вакуум
Рис. 176. Трубчатый вакуумметр:
1 - трубка эллиптического сечения; 2 - стрелка; 3 - зубчатый сектор; 4 - штуцер
Рис. 177. Термопарный манометрический преобразователь и упрощенная схема измерительного блока:
1 — подогреватель; 2 — термопара; 3 — реостат
широкий диапазон давлений и просты в эксплуатации. Рассмотрим более подробно работу этих вакуумметров.
Деформационные вакуумметры (сильфонные, мембранные и трубчатые) измеряют давление от атмосферного до 0,1 Па. Принцип действия их заключается в регистрации величины деформации чувствительного элемента под действием приложенной к нему разности давлений. Тип манометра определяется элементом, применяемым для измерения.
Рассмотрим принцип действия деформационных вакуумметров на примере трубчатого (рис. 176). В качестве элемента, чувствительного к разности давлений, применяется трубка эллиптического сечения, свернутая в одновитковую спираль, один конец которой запаян, а другой подсоединен к штуцеру, направленному к вакуумной системе. Запаянный конец через систему рычагов с зубчатым сектором соединен с вращающейся стрелкой. Изменение давления в сосуде, к которому подсоединен вакуумметр, вызывает деформацию трубки под действием разности давлений вне и внутри нее и, следовательно, поворот стрелки. Угол поворота стрелки пропорционален разности давлений.
Широко используют для измерения давления термопарные вакуумметры (рис. 177). Манометрический преобразователь типа ЯМ (см.
375
рис. 177) - стеклянный или металлический корпус, в котором на двух вводах смонтирован подогреватель, на двух других крепится термопара из хромель-копеля или хромель-алюмеля. Термопара и подогреватель сварены через перепічку П. Подогреватель нагревают пропусканием электрического тока, величину которого регулируют реостатом и измеряют миллиамперметром. Спай термопары является источником термоэлектродвижущей силы (т.э.д.с.), значение которой фиксирует милливольтметр.
При понижении давления в системе при постоянном токе, проходящем через подогреватель, стрелка показывает увеличение т.э.д.с., так как с уменьшением давления уменьшается отвод теплоты через газ и, следовательно, повышается температура перемычки. С помощью термопарного монометрического преобразователя можно измерять давление винтервале 6,6 • IO2-1,0 • IO-1 Па.
Для измерения давлений <0,1 Па применяют ионизационные электроразрядные вакуумметры [284, 285]. В ионизационных вакуумметрах используется ионизация разреженного газа, вызываемая потоком электронов из накаленного катода. В результате ионизации нейтральные частицы газа превращаются в заряженные положительные ионы и электроны. Ток положительных ионов, или ионный ток, между анодом и сеткой лампы вакуумметра служит мерой общего количества молекул газа, а следовательно, и мерой давления газа в сосуде. При помощи ионизационного вакуумметра можно измерять давление 0,13— 0,13-IO'4 Па.
Материалы вакуумной техники должны обладать определенной вакуумной плотностью, низкой упругостью собственных насыщенных паров, антикоррозионной устойчивостью и легкостью очистки поверхности от газов. Все применяющиеся в вакуумной технике материалы можно разбить на три, группы: стекло, металлы и технохимические материалы (пластмассы, резина, смазка и т.д.). Какие использовать материалы, определяют в каждом конкретном случае отдельно.
Для выполнения работ при низких давлениях разработано большое число вакуумных насосов. Какие насосы или их комбинации являются для решения поставленной задачи наиболее подходящими, зависит от различных факторов. При этом выбор насоса в первую очередь определяется родом и количеством пропускаемых насосом газов, а также диапазоном рабочих давлений (рис. 178).
Рассмотрим основные типы применяемых при производстве кремния насосов.
Для откачки конденсата водяного пара, создания разрежения в пневмоуборочной системе, в сушильных, дистилляционных установках, а также в качестве насосов предварительного разрежения для двухроторных насосов (Рутса) широко применяют водокольцевые насосы
376
Ws W1 w’ кг*
І її__________________________ ш
W7 Па
W
Рис. 178. Диапазоны рабочих давлений насосов:
I - криогенных; 2 — ионосорбционных; З, 4 — парортутных и паромасляных диффузионных; 5,6 — парортутных и паромасляных эжекторных; 7 - пароводяных эжекторных; 8 — молекулярных; 9 — двухроторных (Рутса); 10, 11 — двух- н одноступенчатых вращательных масляных; 12 — насосов Тэплера; 13 — многопластинчатых; 14, 15 — водоструйных и водокальциевых; J-JV — то же, что н на рнс. 175
/
(рис. 179). Предельное разрежение, создаваемое водокольцевым насосом, в основном определяется давлением водяного пара и, как правило, составляет > 2 • IO3 Па. При помощи быстро вращающегося экцертрично расположенного ротора (см. рис. 179) вода распределяется в цилиндрическом кольце по внутренней стенке корпуса. Лопасти ротора погружаются при этом в уплотняющий слой воды на разную глубину. Таким образом, образуется ряд откачных камер, а столб воды в каждой такой камере выполняет роль поршня.
