Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
472
рой; для снижения обратного потока паров масла применяют маслоотражатели, водяные и азотные ловушки. Для паромасляного насоса поток паров масла ВМ-5 составляет: 5 • 10~3 мг/(ч • см-2) — с маслоотражателем; 7 • 10~6 мг/(ч • см-2) —• с одной азотной ловушкой; 5 • 10~6 мг/(ч • см-2) — с двумя азотными ловушками;
5 • 10~7 мг/(ч • см-2) — с термосорбционной ловушкой.
Принцип работы турбомолекулярных насосов основан на сообщении оставшимся молекулам газа направленного движения за счет быстродвижущихся поверхностей ротора; при частоте вращения ротора 100 ООО об/мин достигается давление 1,3 • 10~7 Па. Несмотря на высокую стоимость, сложность конструкции и обслуживания, насосы широко применяют в тех случаях, когда недопустимо загрязнение рабочего объема парами и продуктами разложения масла (безмасляная откачка).
Принцип работы сорбционных насосов основан на сорбции молекул остаточного газа; газ поглощается свеженанесенным на внутреннюю полость насоса слоем титана, титано-молибденового сплава, хрома или других материалов. Для них характерны отсутствие загрязнений парами рабочего вещества, высокая скорость откачки, выделение адсорбированных газов при повышении температуры.
Принцип работы ионно-сорбционных и гетероионных насосов основан на ионизации остаточного газа при удалении ионов электрическим полем. Ионная откачка способствует удалению несорби-рующихся газов; достигается разрежение до 1,33 • 10“9 Па.
Принцип работы криогенных насосов основан на конденсировании остаточных газов при низких температурах. Рабочими органами являются охлаждаемые металлические поверхности (диски, трубы, цилиндры), которые могут находиться как внутри камеры, так и в отдельном контейнере, соединенном с камерой; в качестве хладагентов служат Н2 (20 К), Не (4,2 К), N2 (77 К). Конструкция этих насосов проста, скорость откачки постоянна в широком диапазоне давлений. Насосы не вносят загрязнений в откачиваемый объем, обеспечивают значенияр до 1,33 • 10~7 Па.
Выбор типа насоса в значительной степени определяет состав остаточной атмосферы в камере.
Остаточное давление в камере в процессе работы измеряют с помощью манометров (вакуумметров). Наибольшее распространение получили термопарные манометры, работа которых основана на зависимости теплопроводности разреженного газа от его плотности, и ионизационные манометры, где мерой давления является ионизационный ток, возникающий в результате ионизации молекул остаточных газов. Для ионизации газов в рабочее пространство инжектируются электроны с энергиями, превышающими потенциал ионизации газов. Термопарные манометры используются для измерения давления в диапазоне 6,65 • 10 - 6,65 • 10-1 Па, а ионизационные — для давлений ниже 10-1 Па. В современных вакуумных установках для измерения давления остаточных газов используют вакуумметры, включающие в себя манометрические дат-
473
Таблица 8.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ МАСС-СПЕКТРОМЕТРОВ
Марка прибора Чувствительность, Па Диапазон масс Разрешающая способность Диапазон рабочих давлений, Па
Омегатрон ИПДО-1 4 1(Г8 2-100 20 1 10‘3 - 5 • 10 8
Омегатрон МХ-4301 1(Г8 1-100 25 1 10“3 - 5 • 10-8
Хронотрон МСХ-ЗА КГ7 1-250 30 Ю-З _ 10-7
Квадрупольный МСХ-2М Ю10 1-250 100 ю-3 - ю-7
Квадрупольный МСХ-4 108 1-600 100 10-3 - ю-6
чики, системы регистрации и элементы автоматического управления процессом откачки (ВТ-1-4, ВМБ-1-2, ВМБ-8 и др.).
Для измерения парциальных давлений используют масс-спектрометры, принцип действия которых основан на разделении молекул остаточных газов в зависимости от соотношения масс и зарядов ионов. В масс-спектрометре молекулы остаточных газов подвергаются ионизации за счет столкновения с электронами, испускаемыми катодом. Возникающие положительные ионы получают ускорение в электрическом поле и при одновременном воздействии магнитного поля начинают двигаться по спирали. При варьировании параметров электрического поля на коллектор попадают последовательно ионы с различным массов* м числом и создают в его цепи ток, пропорциональный парциальному давлению данного газа. Получающиеся пики ионных токов характеризуют спектр масс, по которому определяют состав и парциальное давление каждого компонента остаточных газов. Различают статические масс-спектрометры, где используются статические электромагнитные поля, и динамические масс-спектрометры (квадрупольные, монопольные и др.), где используются динамические поля, изменяющиеся по определенным законам. Основными характеристиками масс-спектрометров являются диапазон регистрируемых масс, разрешающая способность и чувствительность, определяемая минимальным регистрируемым парциальным давлением. В табл. 8.1 приведены характеристики некоторых анализаторов остаточных газов. Отклонение скорости откачки от паспортного значения и регламентируемого вакуума чаще всего указывает на наличие течи. Для обнаружения течи используются различного вида течеискатели. Процесс состоит в локальном обдувании корпуса камеры «пробным» газом и наблюдении за изменением давления в камере. Наибольшей чувствительностью обладают гелиевые течеискатели (например, ПТИ-4 или ПТИ-7).
