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真空系統 使用教學. 2,651 views2.6K views. Mar 3, 2011. 13. Dislike. Share. Save. yhloru. yhloru. 14 subscribers. Subscribe. ... <看更多>
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#1. 第三章儀器設備與工作原理3-1 超高真空系統(ultra high vacuum ...
本實驗室之超高真空系統包含超高真空腔、抽氣系統、蒸鍍系統、壓力量測 ... 真空系統中的氣體分子離子化,然後加負電壓將其吸附在鈦 ... 圖3.7 冷卻系統示意圖[72] ...
1.2 絕對真空與真空的定義. 1.3 真空壓力與真空度. 1 4 自然界的真空. 1.4 自然界的真空. 1.5 真空技術的基本量. 1 6 真空系統的特徵.
為了避免這類的問題發生,所以我們. 的前級幫浦都是選用乾式幫浦( Oilfree pump )。 圖2.1.1 本實驗室的真空系統。1.STM 變溫控制器,2.STM hardware 控制器,. 3 ...
#4. 真空技術
薄膜沈積之真空系統圖:. 1.降低污染. 2.縮短基板往返時間. 經由流量控制器(Mass Flow Controller, MFC)控制. 喉閥(節流閥). 降低製程污染. 降低pump污染. 前段管路.
真空系統 的核心,產生器系統與真空幫浦系統。 ... 由真空壓力−吸入流量的圖2 ... 未知工件與吸附吸盤開口部的有效剖面積時,則需進行實機試驗,利用如下圖.
下圖2 為典型的射頻濺射鍍膜系統的示意圖,靶材放置於陰極上,基板也就是被鍍物放置於陽極上,工作氣體一般為Ar ±從氣體入口進入真空chamber,真空抽氣設備本實驗是用 ...
組合系統時,為了達到合格. 的真空性能,必須設計適合的腔體,並選用適當的. 幫浦、管件、閥門與封合材料,如圖1 所示為組成. 一真空系統所需各次組件與元件之魚骨圖,本文 ...
#8. 實驗一真空鍍膜系統之認識
1.機械幫浦(mechanical pump)工作原理. 此種pump 之簡單構造如圖1-1。幫浦內部有一旋轉的偏心轉子,轉子. 上有一對受彈簧力的翼,當轉子旋轉時此對翼因彈簧 ...
真空泵浦和真空系統的主要目的在於從密閉系統中抽吸空氣以產生真空。這意味著,它們會生成低於 ... 圖1:真空示意圖(毫巴與百分比)。 getMedia.
#10. 真空技術的發展與應用
電子顯微鏡STEM的超高真空系統,可將電子槍室中的真空抽至1E-10. Torr以下。 14. Page 15. 飛利浦Tecnai F20 掃描穿透式電子顯微鏡真空系統示意圖 ...
#11. 超高真空系統釋氣及處理
關於物理與化學吸附兩種作用,可以圖二說明之。 圖二中包含A與B兩條曲線。曲線A具有較小的束縛位. 能E,當氣體分子與材料表面碰撞時,有可能陷入此陷.
#12. 半導體真空幫浦轉子之設計與模型製作
作用為主的幫浦等屬此,亦即,真空幫浦宜視為有除去氣體機能的裝置。圖2 為 ... 如為大氣壓,通常只有利用此類泵浦可將其抽低,故真空系統的前段泵.
#13. 一个完整的真空系统的组成
一个较完善的真空系统应该包括抽气系统、真空阀门、连接管道、真空测量设备,这样才能组成获得有特定要求的真空度的抽气系统。
#14. 控制規則排列的鐵原子簇聚集在金表面人字型重構的成長
3.3 離子真空計示意圖. ... 3.5 一維的電子穿隧效應原理能態示意圖,(a) 未施加偏壓,(b) ... 因此藉著超高真空系統可以維持樣品的表面乾淨且有效減少氣體分子與.
#15. 從大氣壓力到真空 - Aerzen
為了達到泵組運營商規定的參數,前級泵與AERZEN 真空鼓風機的能效和隔熱方面應達到與彼此相匹配的最優狀態。 該示意圖以理論計算的形式表現出前級泵(橘色線條). 圖1 ...
#16. 真空系統節約能源實務- 彭元興*、鄧澤殷**、張清賀***、王益真
真空系統節約能源實務. VOL,13 No.2 漿紙技術(2009). 3. 圖2 U 型箱真空系統示意圖. 三、真空系統調查. 為使真空系統能源耗用最小化,可以藉由真空系.
#17. 真空系統示意圖臺灣光子源 - Lorett
真空系統示意圖 臺灣光子源. 圖3. 儲存環超高真空系統中殘留氣體分子對運行中電子束的影響,真空Z 型閥(Vacuum Inline Valve) 真空角閥本體為304 或316 不鏽鋼管拉孔 ...
#18. 真空系統
奇明科技-真空幫浦維修、買賣,真空系統組件耗材銷售整合,半導體/光電零件設備銷售, ... 真空系統節約能源實務3 VOL,13 No.2 漿紙技術(2009) 圖2 U 型箱真空系統示意圖 ...
#19. 超高真空系統測漏標準作業程序
較空氣輕,所以在裝的時候,氦氣必須由下方置入,接著將塑膠袋套在腔體可能漏氣的地方,. 此時還在繼續抽真空,開啟RGA 進行測漏,按下. 開始觀察氦氣壓力變化的曲線圖(如.
#20. 機械式真空助力幫浦- 真空排氣系統VACUO
O. 抽取氣體中若含有少量水蒸氣或其他凝結性氣體,可加裝. 氣體壓載閥(gas ballast valve)或水分離器等附件。 流程圖LAYOUT. MBK I. MBK II. 排氣速度曲線Pumping Speed ...
#21. 真空冷凍乾燥機 - 強興工業股份有限公司
冷凍乾燥機流程圖顯示系統操作過程各元件開關狀況,棚板設定及實際溫度、樣品平均 ... 冷凝器溫度,設定及實際真空度,環境溫度,時間記錄及控制I/O 的數據資料,每 ...
#22. 以波帶片陣列為基礎之極紫外光直寫微影系統之研發 - 工程科技 ...
壓力 torr 時,氣流形態為分子流;. 當壓力. 時,. 氣流形態為過度流。 圖3.7 高真空抽氣管路的氣流形態之壓力 ...
#23. 真空技術基礎詳解 - 壹讀
人們常常把2~3種真空泵組合起來構成複合排氣系統以獲得所需要的高真空。例如,有油真空系統中,油封機械泵(兩極)+油擴散泵組合裝置可以 ...
#24. 真空系統示意圖– Rvifx
真空系統示意圖 ... 在固體源的分子束磊晶過程中,超高真空( Ultra-high vacuum:UHV ) 的環境是最重要的條件之一。 Chapter 4Chapter 4 真空 ...
#25. 第三章儀器設備與實驗步驟
面,附著於基板上;即是將直流電輸入真空系統中,進行金屬濺鍍工 ... 圖3-5 射頻磁控濺鍍系統 ... 作之示意圖,當樣品放在載台上準備測量時,探針會緩緩下降並在接.
#26. 應用時域特性與類神經網路之 - 中華大學
其中結拖幫浦一. 般作為靜態真空系統保持其真空度,而吸附幫浦係為中低真空幫浦,其餘皆為超. 高真空幫浦。 圖2- 1 依排氣方法區分真空幫浦[24]. 而依真空度區別,真空幫浦 ...
#27. 國立成功大學太空與電漿科學研究所電漿演示器具使用方法
源兩大類,其中除了DBD 大氣電漿以外其他皆會使用真空系統,而高壓系統則 ... 上圖是磁控濺射(magnetron sputter)的原理示意圖,為了防止汙染真空腔內使用.
#28. 真空系统,真空系统,贝克牌气泵设备(上海)有限公司,贝克牌 ...
真空系统,贝克牌气泵设备(上海)有限公司,为什么要集中真空系统改造?节省电能消耗:集中真空系统比单机真空泵大幅节能,从而大幅降低电费。节省维护成本:大幅降低 ...
#29. 3.細抽
致冷式幫浦(cryogenic pump). diffusion pump. turbo pump. cryogenic pump. 真空系統示意圖(鍍鋁機). 蒸鍍. 根據加熱方式差異,可 ...
#30. 隆誼實業有限公司: 進口專業真空發生器、吸盤、壓力開關 ...
提供美國『EDCO USA』大流量真空發生器、氣動式真空幫浦、小型真空產生器、真空吸盤及其他真空應用相關配件、以及美國『Permafilter』三效一體壓縮空氣過濾器、 ...
#31. 真空系统示意图(第1页) - 要无忧健康图库
该页主题为真空系统示意图的图片集,内容包含有真空系统示意图真空系统的组成与设计增加旁通管路的真空机组抽气系统示意图真空系统示意图图1为水环真空泵抽真空系统 ...
#32. 中央真空系統圖示— 插圖- 吸塵機 - iStock
Vector illustration of automation of vacuum system icon on neon stain background. Home automation technology. 1 個點數. Essentials 圖像 ...
#33. 以超高真空化學束磊晶系統成長氮化銦薄膜對結構特性之研究
圖1. 各材料之晶格常數與能隙關係圖. 容易的,因為氮化銦材料裂解溫度偏低,而一般磊晶製程溫. 度較高,故較不易以一般磊晶技術成長,另外,基板的選擇. 也是重要的一環, ...
#34. 提高真空泵性能的八個措施 - 每日頭條
圖3是加大氣噴射器後被抽系統的真空度變化圖,由圖可以看出,增加大氣噴射器後,被抽系統的真空度會變得很高,但是泵的功率基本沒有變化,說明大氣 ...
#35. 一种双螺杆挤出机抽真空系统
[0015] 图2为真空罐和过滤装置的示意图。 [0016] 附图中的标号为: [0017] 筒体1、抽真空群组2 ...
#36. 真空技術簡介
粗略真空(Rough vacuum):760~1 torr ... 方向相同,此特性可防止機械幫浦的油氣回流至真空系統;一 ... 旋片幫浦結構剖面(左)轉子與靜子間油封示意圖(右). 圖7.
#37. 真空技术简体_百度文库
由上述可知压力(真空度)的表示在国际间并未全然统一,为使能在各系统中互换,现将 ... 示意圖- P1 P2 Seff C Sp (幫浦) (五)在高真空或超高真空區域時,氣導C 通常為 ...
#38. 真空製程技術- 看板NCHU-PP87
一個真空系統往往結合了數項組件,它必須包含幫浦,閥門,管路等項以便 ... 能量分佈分子具有的能量可以由前者所得之速度來反求,其能量分佈圖圖2.3 ...
#39. 物理蒸鍍之基礎與應用授課大綱
態,經由真空、低壓氣體或電漿環境輸 ... 抽氣系統. ▫ 基板. ▫ 靶源. ▫ 電源供應器. ▫ 真空計. ▫ 質量流量計. ▫ 冷卻系統 ... 抽氣系統示意圖 ...
#40. 低壓2. 在25°C一大氣壓下,將一開口式水銀壓力計與兩氣體容槽 ...
上真空. 圖一. 圖二. 左方容器內氣體壓力X為多少cmHg?(以P表示) ... (A)Ah不變,因為管柱頂端為真空 ... 附圖為一個容器內的液體與其蒸氣所形成平衡系統的示意圖。
#41. 真空小組 - 國家同步輻射研究中心
真空 組在國家同步輻射研究中心創立之初即研究設計、建造第三代同步加速器1.5 GeV台灣光子源(TLS)超高真空系統,建立了包括無塵室、化學清洗室、高溫真空烘烤爐、鋁合金 ...
#42. CN204263175U - 用于墙材生产的机器人码坯的真空吸盘
所述码坯的真空吸盘,其包括用于提起砖坯的吸具本体,该吸具本体底部具有多透气孔的柔软材料制成的备换件, ... [0014] 图2为本实用新型中真空系统示意图。
#43. 真空系統設計(真空泵閥門工作形式) - 人人焦點
真空系統 是指由真空泵、真空計及各種零件通過管道以適當的方式聯接,組合 ... 圖2-26是超高真空閥門的一種,其主要部件是無氧銅閥蓋、不鏽鋼閥體和傳動 ...
#44. 模拟超高真空系统中的压力 - COMSOL
为了实现第三代引力波探测器,如用于爱因斯坦望远镜的低温镜干涉仪科,一些规范将被测试和开发。 什么是ETpathfinder? 下图为ETpathfinder 的示意图。它由 ...
#45. 氦質譜測漏儀檢漏原理 - 伯東國際通商HAKUTO Taiwan Ltd
质谱示意图如下图: 質譜儀要想正常工作,需要真空環境。 ... 氦質譜檢漏儀的真空系統圖. 一、為什麼要檢漏 二、洩漏程度的量化 三、氦質譜測漏儀檢漏原理 四、示蹤 ...
#46. 知識力
在超高真空(UHV)下,砷原子與鎵原子會蒸發向砷化鎵晶圓(基板)移動。 5.砷原子與鎵原子緩慢地在砷化鎵晶圓(基板) ... 圖一分子束磊晶(MBE)系統示意圖。
#47. 科發基金補助計畫成果報告
圖1-3、四項新標準系統後續系統評估/查驗及國際比對時程. ... 系統及原級真空標準;新溫度絕對輻射溫度量測系統及熱電偶高溫校正系統;新電流系統的量.
#48. 紙榮業成
紙機真空透平泵系統升級案例介紹 ... 熱壓機蒸汽系統示意圖 ... 兩者能耗並非機械效率差,是因為造紙真空系統抽吸屬濕空氣,如選用.
#49. 油環式真空泵浦展佑工程有限公司
條吊帶由下方繞過,再用天車吊起,如圖1-2。 圖1-1 使用堆高機搬運示意圖 ... 真空系統之管線,至少應與幫浦入口口徑之大小相同,較小之管線會造成即取速率低於額定.
#50. 真空系統設計(真空管路的流導計算) - 劇多
例如,一個如圖5-1所示的由真空管道、真空閥門和冷阱串聯組成的管路系統。設各元件的流導分別為C1、C2和C3,則根據式(5-2)有: 圖5-1 串聯管路示意圖.
#51. 紅龍水族海鮮魚缸示意圖此套雙系統採用真空玻璃有興趣電洽 ...
謝小姐連絡電話&LINE:0938845418 0980338902 EMAIL:[email protected] 歡迎有建案想合作的公司或是工作室來電or來信洽談海鮮魚缸、生鮮台、海水和淡水景觀魚缸、軟體 ...
#52. 真空預冷設備之研製與應用
圖八爲以溫度或壓力來控制真空預冷系統來預. 冷芹菜與青葱的實驗流程與比較。溫度控制分別以. 莖部、葉部、與濕球溫度作控制點。又在每個控制.
#53. 實驗室設備 - 微系統工程材料與應用實驗室
當sample變形時所造成上電極與sample表面之間的電容值改變,藉由電容值的改變,我們可以知道sample突起的變形量(左圖是整體大略的系統圖). 圖即為真空腔,為了排除air ...
#54. 2 计算
干燥系统(示意图). 图2.3: 干燥系统(原理图). 此外,每小时将会有0.5 kg 的空气被释放。真空室里的压力应小于10 hPa。根据图2.3,机组用于干燥,通过使用冷凝器能够 ...
#55. 分子束磊晶- 維基百科,自由的百科全書
低溫環境可以進一步降低真空中雜質的含量,為沉積薄膜提供更好的條件。在其他系統里,晶體生長的晶圓可能會被安裝在一個旋轉的圓盤上,這個圓盤可以被加熱到幾百攝氏度 ...
#56. HL-2A 真空抽气
图5 2 A 多极场线圈真空套检漏示意图. 图6 是质谱差分系统示意图,考虑到真空室预装不存在磁场,分析系统应靠近真空室. 并可选用1500 L·s−1 分子泵差分机组[2,5], ...
#57. 吸著式冷凍機簡介及實務案例介紹
化鋰吸收式冰水系統以水為冷媒,並以溴化鋰溶液為吸收. 劑,利用溴化鋰溶液與水的親合性,在真空(低壓)系統下 ... 圖一、吸收式冰水主機系統示意圖.
#58. 何謂色溫電子溫度- 電漿
為何真空系統通常要有兩種或以上不同種類的幫浦. 請說明何謂冷電漿. 與熱電漿. 請繪圖說明之. 下圖為典型的現代真空系統之管線圖,請依圖中回答下列問題。
#59. 真空工程設計 - 博客來
手冊共25章,涵蓋了真空工程設計的各個領域。包括真空;真空技術的物理基礎;真空獲得與測量,以及氣體分析;真空管路設計,真空系統設計,真空與低溫容器 ...
#60. PFEIFFER ACP 15/28/40 : 高真空渦輪分子式幫浦
ACP 15/28/40 德國普發乾式真空幫浦. 主要應用之產業別: • 半導體產業 • 面板產業 •連續性真空鍍膜產業. • 太陽能發電產業 • 發光二極體產業 ... ACP 28/40 配置示意圖 ...
#61. 真空系統 - 雅瑪黃頁網
搜尋【真空系統】相關資訊的網站及服務公司,方便你快速正确找到所需的資料。
#62. 真空技術精華Vacuum Technology | PDF - Scribd
抽真空的方法有各類幫浦的介紹包括原理、構造、操作及應用等。真空量測包含介紹各類真空計及其校正、真空的基本量,如抽氣速率、氣流通量及氣導的測定、真空系統計算包括管 ...
#63. (PDF) 1550nm coating 專題rev6 | 易霖蔡
蒸鍍(Evaporation) 蒸鍍是在高真空狀況下,將所要蒸鍍的材料利用電阻或電子束加熱 ... 圖3.2 真空系統示意圖[12] MP:機械幫浦DP:擴散幫浦RP:魯氏幫浦HV:下管閥RV:上管 ...
#64. 真空檢漏儀真空測量與檢漏_圖文@ IT工程師數位筆記本
有時只需知曉被測系統殘余氣體成分和相對含量,并不要求測出分壓力值,所用儀器為殘余氣體分析儀。正確的壓力測量必須用標準真空計或能產生已知低壓的校準裝置對真空計 ...
#65. 真空到正壓控制|高鹿興業壓力比例閥應用例
上圖顯示了通過正控制實現的最簡單的絕對或真空開環形式。電子壓力調節器提供電子指令信號,其內部壓力傳感器校準的準確性依賴於實現所需的系統壓力。當精度容差 ...
#66. 关于真空系统的获得
为了获得更好的真空效果及抽气速率通常采用真空泵组合机组来实现。 工业常用组合:机械泵+扩散泵、机械泵+分子泵. 旋片泵的结构示意图:. image.png.
#67. 風冷真空系統(機組)自帶循環水系統技術參數圖及系統組成?
深圳市托理拆利機電設備有限公司為客戶提供定製化真空解決方案,在充分考慮真空技術要求的基礎上以最低的成本滿足所需的性能。設計系統時,我們會兼顧 ...
#68. 真空度(压力)控制:上游模式和下游模式的特点以及新技术
图2-1 上游控制模式示意图. 上游真空度(压力)控制器维持真空系统本身上游的压力,在真空泵抽速一定的情况下,增加进气流量以降低压力,减少进气流量以增加压力。
#69. UN-350V無油式真空幫浦(真空泵) 350LPM - 郁冠工業
UN-350V 真空幫浦 · UN-350V 無油式真空幫浦,真空680mmHg 流量350LPM · 產品規格 · 產品曲線圖 · 產品尺寸圖 · 相關配件 · VF-D · 相關產品 · 相關產品.
#70. 真空技术
请选择合适的真空泵,并画出连接示意图。 真空的连接与设计. 体积流量:单位时间内气体流过抽气系统中任何截面的体积称为体积流量,单位为升/秒,与气体密度无关.
#71. 物理氣相沈積PVD -電子束蒸鍍(E-beam) | 國家實驗研究院
... 的相變化現象,例如蒸鍍即是由將固態物質經由加熱的方式使固態物質轉變為氣態,並透過真空系統使其沉積於基板上。 ... (圖二)E-gun電子槍金屬蒸鍍系統構造示意圖.
#72. 真空計 - 三度漢語網
用以測量粗真空和低真空的絕對真空計(圖1)。在U字形的玻璃管中充以工作液(低蒸氣壓的油、汞)。管的一端被抽成真空(或直接通大氣),另一端接被測真空系統。
#73. 歧管真空 - 中文百科知識
真空 的來源一般是發動機進氣岐管真空,而有部分車輛為了更加可靠,裝備了小型電動真空泵來產生真空。如下圖所示,真空車速控制系統示意圖,圖中發動機進氣岐管真空被引人 ...
#74. 土壤氣體抽除法(Soil Vapor Extraction) - 土壤及地下水污染整治網
土壤氣體抽除法主要以真空方式抽出或移除泥土以下之地下水中有害氣體化學物,被抽除土壤氣體可進行回收或經處理後排放。 ... 圖一、水平式土壤氣體抽除系統示意圖.
#75. 歧管真空 - 中文百科全書
真空 的來源一般是發動機進氣岐管真空,而有部分車輛為了更加可靠,裝備了小型電動真空泵來產生真空。如下圖所示,真空車速控制系統示意圖,圖中發動機進氣岐管真空被引人 ...
#76. 魯氏鼓風機簡介與結構概述(1)
魯氏鼓風機起初只用於正壓鼓風,後來則發展到真空領域,再衍生出所謂之魯氏真空幫浦。 ... 圖1 基本原理示意圖 ... 常用做各種低壓氣力輸送系統的氣源機械。
#77. 真空濺鍍原理示意圖 - Pksubra
下圖2 為典型的射頻濺射鍍膜系統的示意圖,靶材放置於陰極上,基板也就是被鍍物 ... 濺鍍的原理(Principle) 於一密閉製程真空腔體內部通入Argon惰性氣體,於靶材表面 ...
#78. 真空下水道
真空 下水道系统示意图. 一种真空马桶 在流浮山 回旋处香港. 火车车厢底部的便携式真空下水道系统,为火车内的抽水马桶和水槽服务. 一种真空下水道或者气动 下水道系统 ...
#79. 真空度(气压)控制:上游模式和下游模式的特点以及新技术
如图2-1所示,上游控制模式是一种控制系统中压力的方法,在该系统中,气体流入腔室,通常由电动控制阀进行控制。 图2-1 上游控制模式示意图. 上游真空度( ...
#80. 可利用常壓空氣轉換為真空壓吸取物件,請問〝A〞閥件..
下圖為一套真空產生系統,可利用常壓空氣轉換為真空壓吸取物件,請問〝A〞閥件的功能為何? (A)可調節真空破壞之氣流強弱 (B)供應常壓的壓縮空氣,使真空消除速度增快
#81. 真空系統使用教學 - YouTube
真空系統 使用教學. 2,651 views2.6K views. Mar 3, 2011. 13. Dislike. Share. Save. yhloru. yhloru. 14 subscribers. Subscribe.
#82. turbo pump 原理
真空泵原理和種類真空泵(即真空幫浦) 的作用是將一空間中的氣體排出製造真空狀態的 ... pump) diffusion pump turbo pump cryogenic pump 真空系統示意圖(鍍鋁機) 蒸鍍 ...
#83. 真空機原理– SQOF
內抽式真空機原理與示意圖1. ... 渦卷式乾式幫浦抽氣原理11 第三節高真空到超高真空抽氣用的幫浦真空系統的真空度達高真空範圍後氣體的分子密度相對減低,事實上己無法 ...
#84. 真空pump種類
真空 幫浦的使命就是在系統中連續維持低壓,使氣體相連的容器流動過來;依照自然法則, ... pump) 這是機械幫浦的一種,其結構示意圖與分解圖分別如圖3.1 與3.2 所示。
#85. 真空度單位
如圖1:Overview of vacuum,隨著壓力或單位體積內分子數的減少,真空度的大小各不相同。 真空度的單位與壓強的單位一樣,用Pa,mbar 等表示。 PDF 檔案. Chapter 5 真空 ...
#86. MVS 系列-迷你真空氣缸 - CHELIC
真空 壓力傳感器. VA. 真空發生器 ... 真空氣缸. DYC. 真空過濾器. VFU. 真空過濾器. VFM. 模組化. 真空發生器 ... 示意圖. 無記號. 不附感應器.
#87. 真空系统的作用是什么
2022年5月16日 — 2、真空负压引水系统的组成恒才真空泵,水环真空泵、汽水分离器、液位自动控制系统、PLC电控箱、前置分离器(防止水进入 ... 典型的真空系统示意图.
#88. 真空產生器符號 - F5nunu
左圖為(1)梭動閥(2)雙壓閥(3)引導型梭動閥(4)快速排氣閥之符號。 (1) 缸活塞桿徑150 (4)氣壓缸緩衝長度16 。 (3) 21.在氣壓系統中低負載之真空吸盤, ...
#89. 大学物理学: 热学. 第二册 - 第 99 頁 - Google 圖書結果
实验室在对某一容器抽真空时,通常用各种真空泵、真空规(测量真空度的仪器)和管道、阀门装成一个真空系统。图 1.3 画出了一个典型的真空系统的示意图。女真空规无待抽 ...
#90. 核电厂系统及设备 - 第 278 頁 - Google 圖書結果
系统的作用凝汽器真空系统用来建立并维持凝汽器真空,保证汽轮机组的经济性。 2.系统描述图 7.57 所示为大亚湾核电厂汽凝器真空系统示意图。该系统由三套并联的抽气系统 ...
#91. 新款宝马汽车结构原理与维修 - Google 圖書結果
六、真空系统 N74发动机采用两级真空泵,主真空泵用于产生制动助力器所需的真空压力,副真空泵用于产生控制废气涡轮增压器和排气风门废气旁通阀的真空压力,其示意图见 ...
#92. 無機合成與製備化學 - 第 173 頁 - Google 圖書結果
熱偶真空表主管線至氮氣源擴散泵主捕集器用於產物分館的一個或多個 U 型捕集器反應器作用物前級泵圖 4-43 用於金屬蒸氣合成的真空系統示意圖 G H K C. B L 士 I E AL ...
#93. 真空壓力值
壓力底限為5 ¥ 10–7 Torr,則背景壓力值應不能高於1 ¥ 10–8 Torr,此亦為該系統之終極壓力,系統抽氣時壓力對時間的變化如圖3 所示。將微調閥打開,通入不同流量氣體以達到 ...
#94. 怎麼看真空表
其實真空錶就是引擎的狀況監測器,引擎的密封程度就可以從這具儀錶上來判讀,當車在怠速時的負 ... 我們維修汽車空調的時候,一般用壓力表檢查汽車空調制冷系統故障。
#95. sem 原理真空SEM中的真空度 - Steur
處理和顯示系統真空系統控制系統電子的收集和成像原理esem——環境掃描電鏡sem要求 ... 中的燈絲在普通大氣中會迅速氧化而失效,sem原理及操作課件– sem結構示意圖: a.
#96. 真空系統設計昊暘科技有限公司 - YHQ
本書適合於真空技術及工程,和真空泵浦售後維修。 ... Htc日揚真空是專業客製化真空腔體系統設計廠商依客戶圖稿客製。不論是真空 ...
真空系統示意圖 在 真空製程技術- 看板NCHU-PP87 的推薦與評價
這是 https://www.mse.nsysu.edu.tw/~kyhsieh/vacuum/chapter1-3.doc 的 HTML 檔。
簡介
科學家Galielo是第一位利用活塞的方式在地球上產生接近真空的人士,他的發現
不到幾年Torricelli發明了水銀壓力計(1643),緊接者在1650年von Guericke 發明了人
類第一個幫浦。至此以後人類對於如何減低壓力,並保持在低壓力的研究便停頓了將近兩
百年。這種沈寂一直到McLeod 發明了壓縮式的真空壓力計,才被打破而且整個研究發明
開始活絡起來。在 1905年Gaede設計了旋轉式的幫浦,所用了封閉液體不是油而是水銀,
至此以後熱電偶式的壓力計,擴散幫浦,離子式壓力計,以及液態氦的製造都隨著真空技
術被改進之後逐漸衍生出來,表一為真空技術演進的一個大事記,從該表我們可以大約明
白真空技術演進的過程。從愛迪生電燈泡的鎢絲在真空裡可以延長壽命以及到太空人在真
空的模擬環境模擬外太空的實驗說明了真空技術已經與人類文明的歷史有緊不分開的關係
了。
真空基本的定義是指有一空間內的氣體分子利用外力將其移走,使其氣壓小於一大氣
壓,則此時該密閉空間內之物理狀態稱之為真空。事實上我們知道想將所有氣體分子移出
空間之外是一項不可能的事,氣體移出量的多寡,決定在我們使用何種方法,而且在應用
上也隨著需求而有所不同。在一個大氣壓力下,物件的表面不斷受到氣體分子的撞擊,這
些氣體分子有些可能在撞擊後便反彈離開表面,有些則是吸附在物件表面上,更有些是與
物件表面發生化學反應。
在一個大氣的環境下,一個物件的表面,在很短的時間內,便會遭受無數多個的分
子的碰撞,因此不管多乾淨乾淨的物件表面很快的便會被污染,所以通常我們所謂認定的
乾淨表面,必須是在一個超高真空的環境之下,且在恨長的一段時間內沒有額外的分子吸
附其上,如此才能說是乾淨的表面。在大氣壓力下,氣體分子是非常的擁擠,氣體行走時
就好像在一個擠滿人潮的廣場一般,隨時與他人碰撞。倘若有一個空間其壓力是在大氣壓
的狀態之下,則其內部的氣體分子從一個內壁行走置另外一個內壁時,不可避免的將會與
其他分子做碰撞,反之若將該空間的壓力降低,則分子間碰撞的次數將會降低。這樣的一
個改變會使得一些實驗可以進行,例如我們蒸鍍金屬膜,在高真空之下,金屬的原子在行
進過程中不會與其他分子作用,因此到達目的地時,金屬原子依舊保持原特質,同時蒸鍍
速率也不會下降,另外在濺鍍實驗上,惰性氣體或是反應氣體在游離後必須行進一段距離
,藉由增加能量以致於可以用來佈植或是濺射物件表面。除此之外在分析材料的實驗上,
真空環境的存在,有利於物件表面被撞擊而出的電子或離子有足夠的時間可以達到接受器
以便做下一步的分析,這也就是為什麼一般材料分析儀器必須在真空環境下才能進行的原
因。
真空程度的分野與需求決定在應用的程面上。為了方便起見我們將真空的範圍區分
為幾個區段。表二是一般真空的區分表,在半導體常見的低壓薄膜成長,以及雷射蝕刻實
驗都是在低真空的環境下完成,而一般常見的濺射,電漿蝕刻或是沈積以及CVD等等都是
在中等真空環境下進行,至於若要有關於電子顯微鏡的分析,晶體成長,電子束微影術則
真空環境就要求更高了,倘若想進行材料表面分析或是進行高純度的薄膜成長則真空度則
是要求超高真空的環境。總之真空的要求來自於你的應用要求,若是不想因周圍外在分子
影響你的結果,真空環境變成你控制品質的一個重要參數。
一個真空系統往往結合了數項組件,它必須包含幫浦,閥門,管路等項以便可以形成低壓
的環境。將氣體分子由腔體內轉栘致腔體外的方式,通常都是利用位移式的幫浦,也就是
說該幫浦的功能是將分子由一個區域移動另一個區域。常見的的幫浦如旋轉式和活塞式的
機械幫浦,該種幫浦所抽到真空的極限在於10-1至10-3 Pa之間,當真空度要求比這個更
高時,不同種類的幫浦必須相互配合才可達到符合所求,有幾種幫浦可以搭配上面的機械
幫浦而使得系統可以達到更高的真空程度,擴散幫便是第一個常見的高真空幫浦。擴散幫
浦如同機械幫浦是一種位移式的幫浦,但是它無法工作在大氣環境之下,換句話說它的工
作範圍無法從大氣壓力一直持續至高真空範圍。第二個常見的高真空幫浦則是渦輪分子幫
浦,該種幫浦就沒有擴散幫浦的限制,它可以在低真空的條件下運作。這兩種幫浦其氣體
排放口的壓力必須在0.5至50Pa之間,也就是說該氣體排放必須進入機械式幫浦的進氣口
,所以習慣上當機械式幫浦與這高真空幫浦的組合時,我們稱這機械式幫浦為backing
pump 或是fore pump 。假如擴散幫浦或是渦輪式分子幫浦其抽氣量夠大的話,在這兩種
幫浦之間會加上一種lobe blower,藉此加快抽氣的速度,尤其當壓力降到不高不低的範
圍內時,這樣的組合會增加抽氣的效率。
除了位移式的幫浦可以用來減低腔體內的氣體分子之外,另一種氣體捕捉式的幫浦
也可以達到同樣的效果。所謂捕捉式的幫浦顧名思義便是該種幫浦是將氣體捕捉,使其欲
被抽真空腔體內的氣體逐漸減少而達到真空的效果,捕捉氣體的原理不外乎是將氣體給予
凍結使其無法移動,或是與氣體分子反應形成固體,要不然便是將氣體藉由高壓的加速作
用,最後埋入金屬內部。捕捉式的幫浦通常都使用在高真空的環境,而不使用在由大氣壓
進入低真空的階段,原因很簡單因為高真空的環境下,其分子數遠比低真空下來得少,對
於捕捉式的幫浦其壽命可以增長許多,否則當捕捉式幫浦內部的捕捉量到達飽和時,該功
能將會消失。
空氣是在所有系統在抽真空時,最常碰見的氣體,事實上它是無所不在。空氣的成
分若加以分析,將發現起碼有十二種不同原子在內。每一種原子佔的比例不盡相同,表四
所顯示的資料乃是一個乾燥的空氣在海平面的高度下所測得結果。數據顯示空氣中以氮氣
的比例佔最大部分。一大氣壓力為101,323Pa時,氮氣的分壓為79117Pa。在此處我們並沒
有將水氣的分壓考慮進來,因為水氣的壓力會隨著溫度不同而有所變化,例如在室溫20C
,且溼度為50%時,水氣的分壓為1165Pa,若與表二來做比較,則發現其分壓比是佔第三
位。
大氣的壓力隨著與地球的表面高度的不同有很大的變化,圖1乃是其壓力與高度之
變化圖。當我們針對一個腔體進行真空抽取時,當壓力降至10Pa時,材料表面所溢出氣體
分子的速度可能會比腔體內原有的氣體由幫浦抽出去的速度還要快,如此一來,若幫浦的
抽氣速度無法增加,則該系統的壓力將會達到一個極限,除非我們改進幫浦,否則該腔體
的壓力將會無法更動。然而在考慮更換幫浦之前,我們也必須對於製造腔體所使用的材料
做一考量,換句話說選擇一個溢氣量不高的材料以及小心處理連接點的連結技術也可以解
決一個腔體無法將真空降的更低的問題。
真空常用之單位
由於真空是一種壓力狀態,因此其單位與壓力之單位相同,而壓力的定義為每單位
面積所承受之力,故其單位為力/面積。以下便是各種力的單位表示
一、M.K.S. 制為Newton/m2,定義為1 pascal=1 pa=1 Newton/m2
二、C.G.S. 制為Dyne/cm2,定義為1 bar=1x106 Dyne/cm2
三、F.P.S. 制為Pound/in2(PSI)
四、1 Torr=1/760 atm=1mm Hg
早期常以Torr 或mbar為真空單位,但目前各種物理量又逐漸以SI單位(即MKS)為標準單位
之趨勢,因此真空單位將慢慢改用pascal為標準單位。表參乃是一般真空常用單位之換算
表
第二章 氣體特性
由於壓力的表現出自於氣體對於物件表面撞擊後其動量的一個時間變化的表現,因
此氣體的運動速度以及氣體的質量直接會影響到壓力之大小,所以在了解真空相關技術之
前,我們必須對氣體的特性作一番了解,如此以後對於後面所談到的壓力量測或是相關真
空的技術都會比較容易明瞭。
氣體的動力論建立在幾個基本假設性之上,首先氣體是由許許多多的分子所組成。
在壓力為105Pa時,在體積為一立方公尺且溫度為22C的條件下,其所包含的分子有
2.48x1025個,當壓力降至10-7 Pa時,則其分子數則減少制2.5x1013個。第二個基本假設
是分子與分子間的相隔距離遠大於單獨分子自身的直徑。倘若在一大氣壓下,我們可以將
氣體分子暫時凍結,則分子與分子間的距離大約是3.4x10-9 m。而一般分子的直徑約在
2x10-10 至6x10-10 m之間,所以它們之間的分開的距離大約是其直徑的六到十五倍。第
三個假設是分子一直是保持等速運動,其運動方向與其運動速度幾乎涵括所有的可能性。
最後一個假設則是分子與分子在碰撞時,相互之間並沒有作用力。在這基本的假設上我們
可以認定分子是均勻分布在整個空間而且在碰撞前與碰撞後都是以直線運動,許多重要的
氣體特性便是根據這基本假設衍生而出。
分子運動速度之分佈
分子與分子的碰撞在理想氣體中,是以一種彈性碰撞的形式進行,不僅能量守恆,
動量也會守恆。分子的運動速度在先前我們曾指出可以具有任何速度,但是擁有該速度的
分子數確未必相同,換句話說分子的運動速度對應其分子的個數呈現出Maxwell and
Boltzmann的曲線分佈
其中m為分子的質量,而T為絕對溫度。N為分子的總數,k則為波茲曼常數。圖2.1為空
氣在不同溫度下其分子數與其相對應分子速度的機率分佈圖數據圖。由該圖我們發現分子
中沒有速度為零或是無窮大的,而該曲線的峰值所對應的分子速度是溫度的函數。該曲線
的峰值所相對應的速度為,該速度表示最有可能出現的分子速度是由該氣體所在環境的溫
度所決定。此外尚有二種分子運動速度的表示法,一種為平均速度也就是乘上,另一種則
是均方根的速度,也就是,這三種分子的運動速度差異性在於如何求取的方法不同罷了,
其物理意義有所不同。在圖2.1中我們知道速度與溫度有關係,當溫度升高時,顯然速度
的分佈曲線也會跟著改變,原本的峰值位置開始往高速度的方向移動,同時曲線開始變得
較寬。假設我們在同一溫度下對於不同質量的分子作圖(圖2.2),將發現分子的平均速
度正比於,而當溫度加或是分子質量變小時,則分子的速度增加而且碰撞的頻率增高。
能量分佈
分子具有的能量可以由前者所得之速度來反求,其能量分佈圖圖2.3表明的很清楚
。特別要注意的是該能量平均圖與分子的質量毫無關係,僅與溫度有關係。
平均自由行程
氣體分子運動時是採取隨機運動,它並無任何特定的方向,,加上每一個分子其質
量都不相同,速度也不一致,因此每一個分子在與下一個分子碰撞前所走的距離都不盡相
同。為了簡單起見,我們採取平均自由行程的方式,根據動力學理論,平均自由行程可以
寫成
其中do為分子的直徑而n為氣體密度,很明顯的平均自由行程與氣體的密度大有關連。假
如現在將溫度固定,則平均自由行程則與壓力有關連。例如空氣在室溫時,其平均自由行
程可以寫成
其中單位為公釐而壓力單位為pascals
粒子通量
粒子通量觀念的了解,有助於了解氣體的流動,氣體被抽取或是氣體的蒸鍍。根據
動力學理想氣體穿越過單位面積的粒子通量可以寫成
其中n為粒子之密度,而v為平均速度,將前面的平均速度帶入上式,則得
顯然的粒子的通量正比於粒子的密度以及T/m的平方根。
單層分子厚度形成時間
若有一表面想藉由入射分子來形成單層厚度所需的時間,決定在入射粒子的通量以及粒子
黏在表面的係數。如果黏滯係數為一,則想再單位面積d2上成長厚度為一單分子厚度薄膜
的時間為
這樣的一個公式可以給我們概念,那就是在某種壓力以及溫度下,我們可以很快知道要形
成一分子厚的薄膜其時間有多長,這對於薄膜成長的參數世相當有幫助。
壓力
壓力的定義來自於單位面積受到多少動量的變化。而該動量乃是由氣體分子所攜帶而來。
一個氣體分子若與入射平面的法線夾角入射,則其動量的變化量為。若再將所有可能入射
的角度做一個積分,則壓力為
分子的總能量又與溫度有關連
最後得理想氣體方程式
該壓力的單位請見表三。
氣體定律
在氣體分子數目固定之下,影響氣體壓力的最主要的因素有二,那便是體積以及溫
度,針對這兩個變數我們可以得出下面數個氣體定律
波義耳定律(Boyle’s Law)
在1662年Robert Boyle發現了氣體,在溫度固定時,一定量氣體所產生之壓力與體積
成反比
即
查理定律(Charle’s law)
法國化學家Charles在1787年發現氣體當體積固定時,一定量氣體所產生之壓力與溫度成正
比
即
道爾吞定律(Dalton’s Law)
Dalton在1801年發現一個混合氣體的總壓力等於每個每個單獨氣體其分壓得總和
即
或是
亞弗加厥定律(Avogradro’s Law)
1811年Avogadro 觀察到氣體在固定溫度與體積的條件之下,氣體的壓力大小與氣體分子
的數量成正比,其關係式如下
在標準溫度與壓力之下(STP)數量為6.02252x1026個的氣體分子,其體積為22.4136立方
公尺,我們俗稱一莫耳。
綜合氣體定律(General gas Law)
將上面幾個氣體定律可以整合成下列關係式
氣體的基本傳輸行為
由於氣體在碰撞之後會有動量以及能量的傳遞行為,因此氣體分子的多寡間接影響
上兩者的物理特質,尤其是當氣體被局限在一空間之內,氣體分子撞擊腔體內壁,其熱量
的傳遞取決於分子的數目以及與腔體碰撞的形式。在一真空腔內,若氣體之平均自由行程
,比該真空腔之直徑(或是其最大空間d)為小的話,則此時氣體分子在位撞擊腔壁時,
會與其他氣體分子作碰撞,則氣體在流動時會受到阻力,此時真空腔內之真空情況稱之為
黏滯流狀態,反之若平均自由行程大於腔體直徑,則稱之為分子流狀態。在黏滯流狀態下
,氣體分子將較容易與其他氣體分子碰撞。而在分子流狀態下,氣體分子不易與其他氣體
分子碰撞,反而是比較容易在腔體器壁間反覆碰撞。
熱傳導
黏滯流狀態,氣體分子多,撞擊器壁之分子相對較多,器壁間之能量可藉由氣體之
間來傳送,很容易由一器壁傳至另一器壁。在此情形下,熱傳導行為與氣體壓力無直接之
關係。在分子流狀態下,器壁間能量之傳遞,純粹由單一氣體分子傳遞,因此與氣體分子
數目有絕對之關係。換句話說在分子流狀態下,能量傳遞之行為與氣體壓力成正比。氣體
壓力愈大,熱傳愈大,氣壓愈小,熱傳愈小。這便是真空隔熱原理的依據。
當兩個腔體具有不同的溫度,其間利用管路將其串接,倘若其氣體的平均自由行程
遠小於管路的直徑則這腔體的氣壓會保持一樣而其氣體密度如下
不過當平均自由行程遠大於管路的直徑時,則氣體通過管路的通量必須遵守下面之式子,
當達到平衡後則兩邊的壓力比乃是
這兩個關係式通常被用來計算腔體的壓力,例如有真空爐其內部的壓力,當量測時其其壓
力計所置放的位置並非在爐子內部而是在遠離爐子外,如此一來所得之壓力讀數就必須經
由這樣的修正,同樣的對於Cyropump的壓力讀數也是要經由這樣的修正。
氣體與材料表面的作用
氣體分子抵達材質表面後,由於氣體分子所具有之能量,入射角鍍,以及材質表面
溫度,粗糙度等諸多因素之影響,會產生很多不同之結果,大致可分為下面幾種情形,第
一種情形是分子到達材質表面,馬上由材質表面反射而出,沒有能量交換,而且入射角等
於反射角,該情形稱之為完全彈性碰撞。第二種情形為有部份能量交換,該情形稱之為部
份彈性碰撞。第三種情形則是氣體分子到達材質表面後便停留在其表面上未有任何動作。
第四種方式為氣體分子撞擊表面後,不停留在接觸點上,而在表面上漂移或是跳躍,接下
來就有可能下列情形發生
移動一段距離後,離開材質表面。此種情形由於氣體分子與材質凹凸不平的表面相互碰撞
,以及兩者間之能量交換,都是非常複雜的情形,因此氣體分子離開材質平面之角度與入
射角度,沒有任何關係‧此情形稱為非彈性碰撞。
移動一段距離後,陷入材質表面之缺陷(defect) 中,而不再移動。
移動一段距離後,停留在一適當位置上,而不移動。此適當位置,一般稱為衍生位置,,
陷入缺陷中之單一氣子,會因其他氣體分子之抵達而逐漸形成分子堆,直至堆滿整個缺陷
後,最外層分子才有可能因後到之氣體分子碰撞而離開。但停留在衍生位置之氣體分子,
卻可能受另一個氣體分子碰撞而離開,也可能兩者皆停留在該處,而逐漸產生分子堆。分
子堆逐漸變大則形成島狀結構,再逐漸擴大,島狀結構將逐漸互相連結,而形成連續結構
,也就是薄膜之形成。
移動一段距離後,將已形成或形成中之島狀結構撞碎,也可能加入島狀結構使之擴大。
第五種可能性是與材質表面分子起化學作用(如:氧化作用等),而成為材質之一部份。
最後一種情形則是能量大之氣體分子,可能擴散入材質表層,或暫時存在那兒,或與材質
分子起化學作用,而變成材質的一部份。暫存者會因真空腔之真空度提高或以高溫而重新
逸出。
滯留係數
當氣體撞擊到材料表面,除了有動量傳遞也有可能發生能量轉移,式子,定義為滯
留係數,其中Ti為分子入射前的溫度,Tr為分子反射後的溫度,而Ts為材料表面的溫度。
該係數顯示氣體分子與材料能量轉移的關係,若分子入射前與反射後的溫度不變,則表示
氣體分子並沒有與材質表面作任何熱交換的行為,此情形我們稱之為彈性反射,反之若氣
體分子在反射後期溫度與材質表面的溫度相同,則代表氣體在入射材質表面後,在很短的
時間內便已經與材料表面達成熱平衡,一般而言滯留係數的值介於0與1之間。
如何使附著氣體逸出
無論是存在於缺陷中之氣體,或氣體薄膜,或擴散入材質而暫存者,當真空度逐漸
提高時,會慢慢逸出而影響真空度,因此欲達理想真空度,需將該些氣體儘早趕出。一般
可加高溫,促使附著氣體能量增加而脫離‧亦可用離子或光子撞擊之方式,將之驅離。
氣體的流動
在真空技術中,我們所面臨的第一問題便是將氣體區離真空腔,因此氣體的流動特
性,勢必要有所了解,尤其是真空系統會附加許多管件以便接連幫浦,管件的口徑大小,
以及真空腔的幾何形狀都會影響到抽真空的速率。在此章節我們將介紹氣體流動的特質,
以及一般如何計量氣體的流動速度或是幫浦的抽氣速度等等。
氣體在一管內流動時,很自然的會與管壁有所碰撞而產生阻力,而描述氣體流動的
特質我們常常用Knudsen number 以及Reynold’s number來標註。Knudsen number乃是氣
體的平均自由行程與管件直徑大小的比值(如),而Reynold’s number 則是氣體在管件
內流動,其流速與管件直徑和氣體的密度乘積與氣體黏滯係數的比值而來(如),該值用
來標明氣體相對的流量。當Reynold’s number 大於2200時該氣體是以亂流方式流動。在
高壓力的情形下,氣體的流動乃是以亂流的方式出現,也就是前面章節所說的滯留流。氣
體流動的速度愈接近管壁附近其速度愈慢,甚至管壁的粗糙給予氣體分子莫大的阻力而造
成區域性的回流,倘若當壓力逐漸降低後,分子的平均自由行程增大,大到大於管件的口
徑,其Knudsen’s number >1而且若Reynold’s number<1200此時氣體分子的流動就屬於
分子流。對於滯留流而言氣體流動的阻力絕大部分來自乃分子間的碰撞,而分子流則是分
子與管壁碰撞為整個氣體流動最大的阻力,在分子流與滯留流中間有個過渡區,其阻力則
是兩者均有存在。
氣流通量
在單位時間內,通過管路特定潔面之氣體數量,稱之為氣體之氣體通量。其單位為
torr.l/sec,std.cc/sec,pascal.m3/min......等。此量又稱之為gas flux rate。因為氣
體的數量,我們是用壓力乘體積來表示,因此氣體通量Q,又可以定義為
而V/t即為氣體的容積流率,亦可將之視為幫浦之抽氣速率,故Q=PxS。因此又有人將幫浦
的抽氣速率定義為氣體通量Q與壓力P之比值。氣流的通量對於一個真空系統的設計是一個
重要參數,尤其是用來決定何種幫浦可以在多少時間內完成所指定之真空度。
真空幫浦的抽氣能量
幫浦的抽氣速率是指真空幫浦每單位時間所能排出之氣體體積,但並非真正之氣體
數量。在幫浦的近氣口處,每單位時間所排出之氣體數量,我們稱之為該幫浦之抽氣能量
Pc
亦即幫浦之抽泣能量為幫浦之抽氣速率乘以壓力。此才是真空幫浦於單位時間內,
自真空腔體內抽至外界之氣體數量。換句話說倘若有一真空腔體剛開始是處於大氣壓狀態
,當有一幫浦進行抽氣時,起初的排氣量非常大,因為壓力大的緣故,一旦腔體壓力減小
了,雖然幫浦的抽氣速率不變,但是其其排氣量開始降低,因此腔體的壓力從大氣壓力下
降至低真空是很快,但是接下來則若是想進入下一階段的真空環境,則需要花更多的時間
才能到達。
氣導與氣阻
若一真空管路中,其連接的各個真空元件,及管路與各真空元件之焊接處,皆無逸
氣、漏氣等氣體產生之情形,則在管路中之任一截面,其氣流通量應處處相等。假設管路
中之兩點1及2,其氣流通量、壓力及排氣速率分別為Q1,Q2,P1,P2,及S1,S2,則我們可得
但在任一管路中,由於真空元件之不同,管路表面粗糙度之不同………等因素,在管路中
任兩點之壓力P1及P2,並不會相同。若P1>P2,我們定義氣導C,
亦即我們可以想像氣導的定義為:在理想之情形下,每單位壓力差下之氣流通量‧其單位
元為體積/時間,與抽氣速率相同,在同樣長度之管路,若氣導較大,因氣流通真相同,
代表兩端點之壓力差較小,管路較理想化,氣體的流動情形較一致‧相反地,若氣導較小
,代表氣體的流動情形較不理想,對氣體的阻抗較大‧我們定義氣阻W,
其單位元為時間/體積。
由於氣導與抽氣速率有根同之單位,我們可以想像,在一管路中氣導愈大,接於其
一端點之幫浦,可擁有較大之排氣速率‧相反地,若氣阻較大,則相對地排氣速率會較小
。
真空腔體在組裝時一定會牽連到管路的組合,若相連的管路口徑不一致時,則氣體
的流通,一定會受到影響,此外真空系統所使用的幫浦大部份都會有兩種形態以上的組合
,因此管路的連接方式都會影響到抽氣的速度。當不同的腔體相串結時,若共用一組幫浦
或是不同幫浦但抽氣位置不同,我們如何去估量該真空系統的抽氣速率為何?尤其是幫浦
的抽氣速率已經知道的話,需要多少時間才能達到當初設計的真空需求?若要解決這個問
題,我們必須了解氣體管路在連接時其氣阻的計算方式。
氣體管路之種種現象,也許因平常較少接觸,我們較不易理解。但對電路,電流I
、電阻R以及電壓V之間的關係,我們是很容易接受的,即
I=V/R
事實上,電壓即電位差。我們將氣體管路之各項因素與電路之各項因素相比較,我們可以
發現,氣體管路中之Q相當於電路中之I,P1-P2相當於V,W相當於R,因此,我們可得或是
(見圖3.1)。當管路串連時其氣導及氣阻就如電路串聯時其電阻為
同理,串聯氣體管路之總氣導及總氣阻(見圖3.2),分別為
同樣的當電路並聯時其總電阻為
因此並聯的管路其氣導和氣阻(見圖3.3)就可以寫成
圖3.1 真空管路與電路之比較圖
圖3.2 管路串聯與電路串聯之比較圖
圖3.3 管路並聯與電路之比較圖
第四章 真空元件
真空技術所討論的項目,包括真空幫浦、真空計、真空元件、真空材料等等,其項
目包羅萬象。在了解氣體的特質之後,往後的章節我們將針對比較實物的專題做介紹。我
們介紹的流程將先以真空幫浦為出發點,隨後講解壓力計,然後將提到真空的附屬零件,
例如管件零件,管件接頭,電力及偵測器的Feedthrough,接下來將會提到一般利用真空
技術進行薄膜成長時對於薄膜測厚度的量測儀器,最後將會提到一般真空腔體的測漏技術
,其流程以下圖表示
4.1 真空幫浦
真空幫浦是所有真空技術中最重要的一環技術,因為真空幫浦擔任將真空腔體內之
氣體排除至腔體之外的責任,由於不同的真空幫浦因其作用原理不同,所以其排氣的極限
都有所不同,通常一個真空腔體其真空程度的要求會因應用的層面不同,所以往往需要多
重不同幫浦的組合。雖然幫浦有多種形態,但是他們之間有一些共同常用的術語,我們先
了解這些術語之後再來一一對不同的幫浦做仔細的介紹
4.1.1 幫浦的重要特性
抽氣速率(pumping speed)
單一幫浦的抽氣速率,是指該幫浦於正常運轉下,單位時間內,通過進口截面的氣
體體積。因此幫浦抽氣速率之單位應為:體積/時間。經由理論推導,亦可得知:
抽氣速率(pumping speed,s)=氣體通量(throughput,Q)/壓力(pressure,P)
於抽氣過程中,逢到幫浦之終極壓力時,抽氣速率會急速下降。幫浦出廠時,製造廠商所
給之抽氣速率是指於進氣口截面所量得之抽氣速率,稱為量測抽氣速率9measured
pumped speed) 但由於幫浦與真空腔間,通常有一管路存在,因而幫浦對真空腔之真正抽
氣速率必不同於量測抽氣速率,此真正之抽氣速率稱為淨抽氣速率(net pumping speed
)。量測抽氣速率與淨柚氣速率閒之關係如下:
或
Sn 為淨抽氣速率
Sm 為量測抽氣速率
W 為管路氣阻(impedance)
C 為管路氣導(conductance)
終極壓力(Ultimate pressure 或Lowest pressure)
所謂幫浦的終極壓力,是指該幫浦所能抽到的最低壓力(或最佳真空度)。影響幫
浦此項特性的因素有三:
幫浦本身之密閉性。
幫浦所使用液體之蒸氣壓。
幫浦結構(包括設計理念及材料本質)之差異性。
抽氣能量
幫浦的抽氣速率是指真空幫浦每單位時間所能排出之氣體積‧但並非真正之氣體數
量。在幫浦的進氣口處,每單位時間,所排出之氣體數量,我們稱為幫浦的抽氣能量Pc
亦即幫浦之抽氣能量是幫浦的抽氣速率乘以壓力,此才是真空幫浦於單位時間內,自真空
腔內抽出之氣體量。
有效壓力範圍(Effective pressure range)
到目前為止,還沒有任何一種幫浦,可以直接將真空腔內之壓力,從一大氣壓力抽
至超高真空或是極高真空,每一種幫浦只有在特定的壓力範圍,其抽氣速率和抽氣能量才
被認為是有足夠效益的,此特定的壓力範圍,稱為該幫浦的有效壓力範圍。
排氣壓力(Exhaust pressure)
使用壓縮或動量轉移方式抽氣的幫浦,必須將所抽氣體排至幫浦外,但有些幫浦能
將氣體排至大氣壓力,有些則否。每種幫浦排氣口所需面對的壓力,稱為該幫浦之排氣壓
力。吸附性幫浦則不需考慮其排氣壓力。
4.1.2 真空幫浦之分類
幫浦的分類原則上以幫浦對於欲將排除的氣體或液體做何種方式的處理來區野,倘
若是將該氣體或液體由一處轉移至另一處,我們稱之為轉移式的幫浦,倘若是將氣體或液
體讓幫浦本身給予消耗掉則稱之為吸附性的幫浦。前者是用來針對大量的氣體或液體,通
常用在由大氣壓至高真空使用,而後者則是針對超高真空,當然也有吸附式的幫浦可用來
處理大氣,不過這在後面將會提到。
4.1.3 轉移式幫浦(Transfer pump)
這類的幫浦有多種形態,計有Water ejector pump, piston pump ,Ventri pump,
Rotary pump, Turbomolecular pump,diffusion pump等等,其中water pump 與piston
pump用於抽水居多,其原理不外乎是利用一個壓力將水由一端趕到另一端,圖4.1與圖4.2
為其簡圖,water pump 其終極壓力約在10 Torr,而活塞幫浦其終極壓力視活塞在經過幾
次抽動之後其活塞兩個閥門之間的體積來決定,其公式如下
其中P為起始的壓力,Pn為活塞經過n次上下運動後的壓力,VA為腔體的體積,VB為活塞兩
閥門之間的體積,其終極壓力為
圖4.1抽水幫浦簡圖
其中Vd乃是指活塞在兩閥門之間當活塞達到最低點時所擁有的體積(請見圖4.2)
圖4.2、活塞幫浦之簡圖
圖4.4Ventrui pump之實際工作圖
圖4.3Venturi pump之組件
至於Venturi pump乃是利用百努力定律運作的幫浦,也就是當流速高的地方其壓力
比較小,圖4.3及圖4.4便是該pump之示意圖。Ventrui pump 用在做粗抽時是很不錯的幫
浦,它可以節省許多時間及經費,只要用一高壓氣體流過,在腔體將可以達到粗真空的需
求,速度可以很快,然而其真空程度有限,在圖4.4中,腔體的大氣可以先由Ventrui
pump 先抽,乃後再由吸附式的幫浦將真空抽的更低,這種組合可減少吸附式幫浦的液態
氮使用量,同時也降低抽氣成本。在日常生活中我們也可以看到這樣的幫浦,那就是若家
中購置水床,當水床充滿水之後,你想將水床的水從水床內移走,你可用類似Venturi
pump的結構,接上水龍頭讓水一直流,間接將水床的水帶走,這也是Venturi pump的另一
種表現。
Rotary Vane Pumps
圖4.5 Rotary pump工作原理之示意圖
這種幫浦可以說是目前最常見的幫浦,同時也是一般真空系統中用最多的幫浦。這種幫浦
式式屬於一種利用幫浦由來作機械潤滑以及真空密合的幫浦,其抽氣真空的範圍從一大氣
壓到10-3 Torr,其抽氣速度超過200 m3/hr以上,至於其旋轉速度可高達2000rpm以上。
Rotary pump 的工作原理請見圖4.5。軸心帶動轉子,氣體從右端口進入,轉子具有有兩
個vane靠著中間的彈簧往外頂,緊緊靠住幫浦的主體,藉此區分兩個不同的空間,由於轉
子未在幫浦主體的正中間,因此配合兩個vane的阻隔會形成一特殊類似彎月的空間,隨著
轉子的旋轉,vane也跟著旋轉因此由右端口進入的氣體會不斷被擠壓然後從左端送出。這
中間的密合以及轉子和vane的潤滑全靠幫浦油,同樣的其所產生的熱也一併由幫浦油所負
責帶走。
圖4.6及4.7 顯示一般常見Rotary pump的外貌以及其內部構造
圖4.6 Rotary pump 的外貌圖
圖4.7 Rotary pump 之剖面圖
Rotary pump在動力的傳輸上可區分直接動力(如圖4.6)與間接動力兩種,前者是馬達的
轉心與Rorary pump的轉心直接相連,這樣的組合轉速較高,抽氣的效率也高。後者則是
馬達藉由皮帶帶動pump,早期的Rotary pump都是採用此式,因此皮帶的鬆緊對於抽氣的
速度大有影響。
圖4.8二次排氣之Rotary pump
Rotary pump在排氣的程序上可區分第一階段排氣與第二階段排氣,一般常見的
pump都只有一次的排氣,也就是說氣體進入pump之內,隨即就被送到大氣,但是若是若將
第一次的排氣再送入另一個pump的入氣口,這樣的過程稱之為第二階段的排氣(見圖4.8
)。這樣的組合其最大的好處在於能夠提升Roatry pump的終極壓力,同時也會加快排氣
速度,圖4.9為一階段排氣與二階段排氣之Rotary pump其抽氣速度之比較圖,很顯然的二
次階段排氣的pump效果較好。
圖4.9一次排氣與二次排氣Rotary pump 其抽氣速度之比較
當大量的水氣,或是一些溶劑的分子被抽氣至幫浦之內,由於其體積被急速壓縮,因此很
容易凝結,這些凝結物很容易留在幫浦之內,尤其是當排氣閥門打開時,這些凝結物不易
被排出,一旦該凝結物增多便會與幫浦油混合,幫浦油受到污染,其潤滑性以及密合性隨
之降低,久而久之,整個幫浦的終極壓力也隨之下降。為了解決這個問題,一般的Rotary
pump 會額外增加一個gas ballast 閥門,這個閥門的作用乃是讓操作者故意將氣體引入
(見圖4.10),企圖加劇幫浦的排氣動作,藉此運作將凝結物排除,這個閥門打開時,幫
浦的抽氣速率會下降,因此它不是永遠打開的,而是當發覺幫浦抽氣效果不佳時,或是週
期性的打開,如此改進幫浦的運作效率,同時也延長幫浦油的使用時間。另外gas
ballast閥門也可用來判斷幫浦油是否受到污染,當我們將gas ballast閥門打開之後,幫
浦進口處的壓力下降,隨後再將gas ballast閥門關閉,若經過一段時間發現幫浦進口處
的壓力回升,則代表該幫浦由已經受到高蒸汽壓的雜質污染了。
圖4.10 gas ballast 閥門之示意圖
Rotary Piston pumps
該種幫浦用來處理大系統的真空腔體,其體積可以相當龐大,而且非常牢固,它的
抽氣動作純粹靠活塞的滾動(見圖4.11中之標明為2之處)將氣體壓縮然後排出。由於該種
幫浦其活塞並沒有vane,其活塞與腔壁有某程度的間隙,因此該幫浦可以忍受較大的顆粒
,這是前著Rotary vane pump所不行的地方。此外該幫浦也如同前者一般可以有多種組合
,通常它與lobe pump結合,可以加快抽氣速度,同時它也可以有多次階段排氣的裝置。
圖4.11以及4.12為該幫浦的示意圖及抽氣速度之數據圖。
圖4.11 Rotary piston pump 之外貌圖
圖4.12 Rotary piston pump 之抽氣速率數據圖
由於Rotary pump都是使用幫浦油當作密合作用,所以整個幫浦內部充滿幫浦油。幫浦排
氣時,氣體會與油氣結合送到大氣,所以可能造成油氣污染。一般的Rotary pump的廢氣
口都會加上一個過濾器將油氣降低,倘若沒有加上過濾器,則是將廢氣口接上管路,將廢
氣排往安全的地方。一般在加上廢氣管時要特別注意,該管路不能垂直外接,必須有所轉
折,其原因是排出的油氣會因溫度下降後凝結回幫浦油囤積在管路內,倘若管路時垂直連
接,則這些廢油可以回回流至幫浦之內,造成污染,這樣的常識對於使用Rotary pump的使
用者是不可不知的。
Dry pump
一般的Rotary pump 需要有幫浦油來協助密合以防止被抽出去的氣體再度回流腔體
,然而當腔體的壓力很低時,而且幫浦的終極壓力已經到達,則此時幫浦油本身的蒸汽壓
有可能會回流到腔體,造成腔體的油污染,為了避免這種污染,一種不需要利用幫浦油來
密封的幫浦便應運而生,這便是俗稱的dry pump。Dry pump包括lobe pump, sorption
pump,claw pump,下面便是針對這些幫浦做介紹
Lobe pump
該種幫浦其特點乃是具有極高的抽氣速度,它可以結合rotary vane pump 或是
rotary piston pump。該幫浦在IC的製造線上用的最多,因為在IC產業上常常需要工作環
境在0.1 到10 Torr的環境,而且是大空間的環境,唯有該幫浦才能辦法在短時間完成此
要求。圖4.13為該幫浦的示意圖
圖4.13Lobe pump之示意圖
圖4.14 Lobe pump抽氣過程示意圖
其內部構造由兩個類似8形狀的轉子組合,其抽氣過程見圖4.14。該幫浦的氣體壓縮比不
大,因此該幫浦必須要有其他幫浦來支援,要不然便是做多種組合,例如多個lobe pump
排列在一起,這樣的組合可以讓該幫浦從一大氣壓工作到10-2 mbar的壓力範圍,換句話
說其壓縮比達到105:1。圖4.15乃是上述所提多重Lobe pump組合的示意圖。
圖4.15 多重lobe pump 的組合示意圖
該種幫浦的最大致命傷在於氣體被壓縮時所產生的熱傳到pump的主體,而當熱無法有效的
被散熱時,轉子與pump主體將會因熱膨脹係數不同而產生嚴重的磨差,為了解決該問題額
外的熱交換系統必須加入,圖4.16為熱交換系統加在lobe pump的示意圖,熱交換系統會
刻意將冷空氣輸入lobe pump之內,降低其內部溫度,藉此延長pump 壽命
圖4.16 熱交換機與lobe pump 組合示意圖
Claw pump
該幫浦的最大特點是,它是一種完全壓縮氣體的幫浦,它不需要冷卻系統,作一次
抽氣動作須經過四個過程,其外貌與其工作原理見圖4.17,圖4.18及圖4.19。
圖4.17 Claw pump之單一組件
圖4.18 四個Claw pump組合而成,氣體由上端進入,由下端排出
圖4.19 Claw pump抽氣之過程流程,每一個階段指允許單一進氣口或是出氣口開關。
Lobe pump 在較低的壓力狀態下其工作效率高,反之Claw pump 在壓力高的環境下工作效
率高,倘若將這兩種幫浦組合各取其優點將會是最好的結果。圖4.20便是這種組合式幫浦
的示意圖。該幫浦由一個lobe pump 配合三個claw pump組合而成,在工作環境10-1
mbar 下其效率比起單獨claw pump 多增加60%。主要原因是lobe pump 在前縮短了氣體至
留在幫浦的時間。這樣的組合不僅增加抽氣速度,同時也使得工作環境的壓力可以下降,
此外也不須額外的冷卻系統,因此目前這樣的結構可以說是dry pump的典型之作。
圖4.20 Lobe pump 與Claw pump 的組合示意圖
Sorption pump
該種幫浦不屬於轉移式的幫浦,它是屬於一種吸附式的幫浦,然而會在這邊介紹,
乃是它屬於一種dry pump,所以在此先說明。Sorption pump 的原理很簡單那就是利用低
溫的環境將氣體分子給與凍結,使其無法運動。為了達到該效果,sorption pump 通常都
會用液態氮先將其冷卻然後再進行抽氣的動作。圖4.20為sorption pump 的示意圖
,sorption pump 內部裝有多孔隙的材料稱之為molecular sieve(Na2O,Al2O3nSiO2,xH2O)
,其目的在於增加吸附氣體分子的表面積,當整個sorption pump的溫度降低到液態氮得
溫度之後,便打開與腔體相連的閥門,於是氣體進入sorption pump 便被吸附,於是開始
形成壓力差,氣體持續不斷進入然後又被吸附直到sorption pump 飽和為止。若要使
sorption pump 恢復正常工作,必須將氣體趕出,因此必須將sorption pump加溫回到室
溫或是更高的溫度,如此內部所吸附之氣體便會膨脹然後由洩氣閥漏出,等到氣體被趕出
殆盡之後,sorption pump 回到室溫然後再用液態氮將低溫度,如此一來sorption pump
便又恢復pump 的功能了。Sorption pump 可以反覆的使用,不會受損,除非所吸入之氣體
有嚴重的污染,倘若是如此只要換掉molecular sieve 又可以恢復正常。
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孤獨是卓越心靈的命運
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