Геттерной насос
Cтраница 2
Электрические изоляторы выполнены из кварца или нитрида бора. Откачка камеры производится паромас-ляным насосом с азотной ловушкой и титановым геттерным насосом со скоростью откачки 103 м3 / с. Для уменьшения влияния газовыделения от испарителя применялся экран 3, охлаждаемый жид-жим азотом. [16]
Что касается средств, применяемых для создания вакуума в установках напыления, то в случае их периодической работы важно получить предельное давление в системе возможно быстрее. Нужно также периодически работающую установку конструировать так, чтобы ее можно было быстро и удобно прогреть. В некоторых случаях целесообразно применение геттерного насоса, так как при нагреве испарителей во время напыления выделяется дополнительное количество газа, которое может вызвать нежелательное повышение давления. До начала напыления внутреннюю поверхность установки покрывают слоем титана, который в процессе напыления и служит геттерным насосом. По некоторым данным, для таких установок не всегда целесообразно применение геттерно-ионных насосов, а наилучшими средствами откачки считают диффузионные насосы с лабиринтными отражателями или молекулярные насосы. Возможно также применение конденсационных насосов. [17]
Так же, как и диффузионные, геттерные насосы работают во всей области давлений от высокого до сверхвысокого вакуума. Но по сравнению с первыми они имеют преимущество, заключающееся в отсутствии в них какой-либо органики, поскольку для их работы не требуется смазка и не используются никакие другие пары рабочих жидкостей, кроме паров конденсируемого металла. Геттерные насосы требуют предварительной откачки до давлений 10 - 2 - 10 - 4 мм рт. ст., но не для непрерывного поддерживания рабочего режима, а лишь для запуска. Такой форвакуум может быть получен с помощью либо криосорб-ционного, либо вращательного масляного насосов, которые сразу же отключаются по достижении требуемого исходного вакуума. Откачивающее действие геттерных насосов основано на двух типах взаимодействия остаточных газов с металлическими поверхностями, один из которых имеет химическую природу, а другой - электростатическую. Аппараты, использующие одновременно оба эти механизма, называют геттероионными насосами. [18]
 |
Зависимости давления паров Генерирующих металлов от температуры. ( По Несмеянову. [19] |
Кроме того, металл должен адсорбировать все, за исключением инертных, обычные газы, а продукты их адсорбции должны стать стабильными. Джексон и Хаас [107] исследовали генерирующие свойства ряда металлов, исходя именно из этих критериев. Они наносили металл на стенки геттерной колбы с помощью взрывного испарения и измеряли скорости захвата Hj, CO, СН4, и Н2О при начальном давлении 10 - мм рт. ст. Наиболее эффективным геттером оказался тантал, который захватывает На и СО вдвое быстрее, чем следующие за ним по эффективности материалы, такие как титан и молибден. Что же касается первого критерия, то как следует из рис. 25, на котором представлены кривые давления паров, легче других испаряются титан и ванадий Несмотря на то, что титан является наиболее эффективным геттером, для этих целей он используется редко из-за очень высоких температур его испарения. Однако в большинстве используемых на практике геттерных насосов применяются пленки титана. Вследствие этого большая часть титановых геттерных насосов также, как и один из его вариантов, показанный на рис. 26, работает в режиме сублимации. Конструкция стенок корпуса насоса позволяет использовать охлаждение проточной водой или жидким азотом. В качестве источника паров служит нагреваемая проходящим током танталовая проволока Для получения достаточно высоких скоростей сублимации с относительно небольшой поверхности проволоки источник работает в температурном режиме, предельно близком к расплавлению. [20]
Кроме того, металл должен адсорбировать все, за исключением инертных, обычные газы, а продукты их адсорбции должны стать стабильными. Джексон и Хаас [107] исследовали генерирующие свойства ряда металлов, исходя именно из этих критериев. Они наносили металл на стенки геттерной колбы с помощью взрывного испарения и измеряли скорости захвата Hj, CO, СН4, и Н2О при начальном давлении 10 - мм рт. ст. Наиболее эффективным геттером оказался тантал, который захватывает На и СО вдвое быстрее, чем следующие за ним по эффективности материалы, такие как титан и молибден. Что же касается первого критерия, то как следует из рис. 25, на котором представлены кривые давления паров, легче других испаряются титан и ванадий Несмотря на то, что титан является наиболее эффективным геттером, для этих целей он используется редко из-за очень высоких температур его испарения. Однако в большинстве используемых на практике геттерных насосов применяются пленки титана. Вследствие этого большая часть титановых геттерных насосов также, как и один из его вариантов, показанный на рис. 26, работает в режиме сублимации. Конструкция стенок корпуса насоса позволяет использовать охлаждение проточной водой или жидким азотом. В качестве источника паров служит нагреваемая проходящим током танталовая проволока Для получения достаточно высоких скоростей сублимации с относительно небольшой поверхности проволоки источник работает в температурном режиме, предельно близком к расплавлению. [21]
Элсворт [121] показал, что большая часть азота, адсорбированного при 77 К на титановой пленке, может снова выделиться при последующем нагреве до 20 С. Но несмотря на эту обратимость, сублимация титана на охлажденные жидким азотом поверхности используется часто из-за большого коэффициента прилипания падающих на них молекул газа при пониженных температурах и получающихся вследствие этого, как показано Клаусин-гом [122], более высоких скоростей сорбции. Этот же автор обнаружил, что пленки титана, напыленные в присутствии геллия при давлении 10 - 3 мм рт. ст., оказываются более эффективными в сорбции водорода по сравнению с пленками, полученными в высоком вакууме. Это явление приписывается большей пористости и большей шероховатости поверхности пленки, осажденной в присутствии гелия. Непрерывное откачивающее действие пленки геттера, имеющего комнатную или более высокую температуру, зависит от дополнительного осаждения титана для восстановления чистой поверхности. Поскольку адсорбция некоторых газов, особенно водорода, обратима, последующее увеличение температуры может вызвать термическое освобождение ранее захваченных газов. Поэтому в процессе вакуумного цикла широко практикуется преднамеренное обег-гаживание титановых геттерных насосов. Дэнисон [123] для удаления обратимо сорбируемых газов рекомендует прогрев при 300 С, поскольку прочно хемисорбированные газы, такие как азот, диффундируют при этом внутрь слоя и образуют с титаном соединения. Поэтому рекомендуется эпизодически проводить очистку внутренних стенок геттерных насосов. В нем свежая металлическая поверхность получается в результате вращения проволочной щетки внутри титанового цилиндра. Устройство снижает давление газов от 5 10 - 3 до 5 10 - 5 мм рт. ст. в течение приблизительно 30 с, и в этом интервале давлений достигает быстроты откачки от 1 до 10 л-с-1. Преимущество этого принципа действия заключается в отсутствии необходимости термического обезгаживания прибора. [22]
Элсворт [121] показал, что большая часть азота, адсорбированного при 77 К на титановой пленке, может снова выделиться при последующем нагреве до 20 С. Но несмотря на эту обратимость, сублимация титана на охлажденные жидким азотом поверхности используется часто из-за большого коэффициента прилипания падающих на них молекул газа при пониженных температурах и получающихся вследствие этого, как показано Клаусин-гом [122], более высоких скоростей сорбции. Этот же автор обнаружил, что пленки титана, напыленные в присутствии геллия при давлении 10 - 3 мм рт. ст., оказываются более эффективными в сорбции водорода по сравнению с пленками, полученными в высоком вакууме. Это явление приписывается большей пористости и большей шероховатости поверхности пленки, осажденной в присутствии гелия. Непрерывное откачивающее действие пленки геттера, имеющего комнатную или более высокую температуру, зависит от дополнительного осаждения титана для восстановления чистой поверхности. Поскольку адсорбция некоторых газов, особенно водорода, обратима, последующее увеличение температуры может вызвать термическое освобождение ранее захваченных газов. Поэтому в процессе вакуумного цикла широко практикуется преднамеренное обег-гаживание титановых геттерных насосов. Дэнисон [123] для удаления обратимо сорбируемых газов рекомендует прогрев при 300 С, поскольку прочно хемисорбированные газы, такие как азот, диффундируют при этом внутрь слоя и образуют с титаном соединения. Поэтому рекомендуется эпизодически проводить очистку внутренних стенок геттерных насосов. В нем свежая металлическая поверхность получается в результате вращения проволочной щетки внутри титанового цилиндра. Устройство снижает давление газов от 5 10 - 3 до 5 10 - 5 мм рт. ст. в течение приблизительно 30 с, и в этом интервале давлений достигает быстроты откачки от 1 до 10 л-с-1. Преимущество этого принципа действия заключается в отсутствии необходимости термического обезгаживания прибора. [23]
Эта категория включает в себя системы, сконструированные таким образом, что в них могут прогреваться не только корпус, но и базовая плата вместе с ее уплотнением, а также и все элементы, подсоединенные ниже этой платы. Основная трудность этой задачи связана прежде всего с прогревом соединений. Однако применение таких систем ограничено из-за относительно небольших характерных для них размеров и сложности процедуры их вскрытия и герметизации. Такие системы можно сделать также разборными, если использовать для уплотнения металлические прокладки, см. разд. Тип корпуса вакуумной камеры определяется в первую очередь выбором метода соединения. Для отжига камера, базовая плита и все подсоединяемые к ней компоненты накрываются электрическими печами. В прогреваемых системах одинаково часто применяются как диффузионные, так и геттеро-ионные насосы. Использование диффузионного насоса в таких системах требует более тщательного устройства отражателей и ловушек, чем это требуется для стандартных оперативных на-пылительных установок. Для увеличения быстроты откачки и улучшения предельного вакуума широко практикуется дополнительная откачка с помощью криопанелей или геттерных насосов. [24]
Страницы: 1 2