Атмосфера - остаточный газ
Cтраница 1
Атмосфера остаточных газов в разборных системах обусловлена в основном процессами обезгаживания и состоит главным образом из паров воды. В меньших количествах в ней содержатся СО2, СО, N2, H2, а также углеводороды. Иногда в составе откачиваемых газов обнаруживают и водород, однако присутствие его в непрогреваемых системах, по-видимому, есть следствие диссоциации паров воды на нагретых поверхностях, например, на катодах масс-спектрометров или ионизационных манометров или же результат геттерирования кислорода химически активными металлами. [2]
Вклад эффектов проникновения в атмосферу остаточных газов вакуумной системы зависит от относительного содержания газов в воздухе. В табл. 11 представлены данные о парциальных давлениях составляющих воздуха. [3]
Испарители также дают свой вклад в атмосферу остаточных газов вакуумных напылительных установок. При включении испарителя на прогрев часто наблюдается увеличение давления почти на порядок. Часто наблюдается также выделение метана, обусловленного вторичными реакциями примесей углерода. Редко обнаруживается присутствие кислорода в атмосфере, поскольку он обычно реагирует с углеродом, образуя СО. [4]
Однако для этого необходимо иметь некоторую информацию о составе атмосферы остаточных газов в системе. [5]
Необходимо также заметить, что длина свободного пробега молекул в атмосфере остаточных газов при прочих равных условиях зависит от состава остаточной атмосферы, который, в свою очередь, в значительной степени определяется типом используемых насосов, скорость откачки которых по различным газам различна. Кроме того, длина свободного пробега зависит от геттерирующего действия испаряемых материалов и десорбции газов с разогретых поверхностей откачиваемого объема. [6]
 |
Схематическое изображение источников остаточных газов, выделяемых вакуумными материалами. [7] |
Поскольку метан откачивается с достаточной быстротой, то его равновесная динамическая концентрация в атмосфере остаточных газов не является доминирующей. В зависимости от степени обезгаживания внутренних поверхностей системы окись углерода, азот или пары воды могут присутствовать в меньших количествах. [8]
 |
Скорость газовыделения металлов при комнатной температуре. [9] |
В табл. 7 представлены данные о скоростях газовыделения металлов, необходимые для оценки вклада, вносимого в атмосферу остаточных газов стенками вакуумной камеры. Мягкая сталь имеет тенденцию к образованию коррозионного слоя с большой сорбционной емкостью и поэтому характеризуется сравнительно высокими скоростями газовыделения. Приведенные данные демонстрируют также влияние на газовыделение предварительной обработки поверхности. Полировка вакуумных материалов уменьшает эффективную площадь поверхности, а следовательно, и адсорбционную емкость. [10]
Задача идентификации небольших течей в вакуумной камере усложняется обычно наличием так называемых виртуальных течей, также дающих вклад в атмосферу остаточных газов. Эти течи обусловлены небольшими объемами газа, захваченного в карманы внутри самой системы и медленно выделяющегося из них при снижении давления в камере. Источниками виртуальных течей могут быть глухие резьбовые отверстия с винтами, из которых газ просачивается в вакуум, некачественно выполненные спаи или уплотнения с двойными прокладками, а также другие детали элементов, изолирующие некоторый объем газа, связанный с высоким вакуумом через очень узкие отверстия. Ответственными за аномально высокое давление остаточных газов могут стать также и материалы, обладающие большой адсорбционной емкостью, например, смазка, активно сорбирующая газы, или пористые материалы, равно как и некоторые сорта керамики или дерево, случайно оставленное в системе. Поиск действительной течи при наличии в системе виртуальных источников может оказаться очень продолжительным и безуспешным. Таким образом, первоочередной задачей поиска является обнаружение именно виртуальных течей. К сожалению, проблема разделения течей является очень трудной. [11]
Для понимания и контроля механизмов взаимодействия остаточных газов с процессами роста тонких пленок часто необходимо знать не только общее давление, но и состав атмосферы остаточных газов в системе. Сведения о парциальных давлениях отдельных газов важны также и для распознавания вклада процесса обратного потока паров из насоса, для идентификации источников выделения газа, для выяснения влияния того или иного газа на свойства пленок и для оценки эффективности таких процедур, как прогрев или очистка подложки в тлеющем разряде. [12]
 |
Оптически плотный отражатель шевронного типа.| Сорбционная ловушка Бионди.| Металлический вариант сорбцнон-ной ловушки Левенсона и Миллсрона Н8. [13] |
Ему удалось, используя простой вымораживающий шевронный отражатель для диффузионного насоса диаметром - 15 см с жидкостью DC705, поддерживать вакуум 10 - 8 мм рт. ст. В состав атмосферы остаточных газов входили вода и водород с малыми добавками окиси углерода и легких углеводородов. Такие ловушки, заполненные цеолитом или активированной окисью алюминия, способны поддерживать вакуум от 10 - 10 до 10 - 9 мм рт. ст. непрерывно в течение 75 дней без регенерации. Ле-венсон и Миллерон [48] с помощью сконструированной ими металлической сорбционной ловушки, представленной на рис. 13, получили при использовании в диффузионном насосе рабочей жидкости Конвойл 20 предельный вакуум 2 - 10 - 9мм рт. ст. Применение внешнего охлаждения жидким азотом привело к уменьшению давления еще приблизительно на порядок. Преднамеренный напуск газов показал, чтоС02 и я-бутан в противоположность Н2, Не, Аг, N2, CO и СН4 адсорбируются легко. Пары Конвойл 20 также сорбировались, но при этом цеолит постепенно насыщался, вследствие чего заметно ухудшался вакуум. Госелин и Брайнт [49] использовали цеолит для улавливания паров диффузионного масла DC 705 и достигли предельного вакуума в 2 10 - 9 мм рт. ст. Регенерируемые цеолитовые ловушки уменьшают поступление продуктов разложения масел, таких как бензол, на 3 - 4 порядка величины. [14]
Использование геттеро-ионного насоса вместо диффузионного не приводит к заметному изменению рабочих характеристик разборных вакуумных систем. Получившийся в результате состав атмосферы остаточных газов был таким же, что и в случае использования диффузионного насоса. [15]
Страницы: 1 2