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1、1,高真空泵浦简介,24th March.2010,2,1.高真空定义以及高真空泵浦分类2.Turbo Pump的介紹以及使用上的注意事項3.DP的介紹以及使用上的注意事項4.低温泵浦介紹以及使用上的注意事項,項目,3,高真空泵浦分类,1.高真空定义压力在110-3 到115-6 毫米汞柱范围内的真空 2.高真空分类1、分子泵2、扩散泵3、低温泵,4,Turbo pump的介紹,5,TMP的構造及特長,回転体翼部複合型。取付方向全方位自由、軸制御形磁気軸受採用。,ROTOR為一體成型,轉子：葉片間距與寬度比葉片與轉動盤面之角度壓縮級的數目,例：Ar平均速度：390m/s(15),ROTOR周速
2、度 250 400 m/s.,STATOR翼,ROTOR 翼,PUMP的排氣原理(1),依據ROTOR的旋轉運動,給予氣體分子朝特定方向(排氣口端)運動的能量,7,PUMP的排氣原理(2),粘滯流及分子流,：平均自由徑,粘滯流：藉由氣體分子間反覆地相互碰撞推擠而移動,分子流：藉由氣體分子反覆地向管壁衝撞及反射而移動之分子分子流特性利用排気,8,磁浮控制原理(1),依SENSOR電壓的變動來控制供給磁石的電流,使磁浮體保持在中心位置.,9,感應型SENSOR(2),旋轉體的位置若有變動,線圈會感應而隨之變動.此變動是指電能轉換成動能.,10,磁浮控制單元(3),電磁石,変位 SENSOR,ROT
3、OR(SHAFT),根據SENSOR檢測出旋轉體位置的訊號,透過磁石,對SHAFT的另一端做吸引的動作,使磁浮對象浮到中心位置.,11,五軸控制,全方位安裝,12,Rotor,Stator及其他零件間的空隙,因Rotor與T/D Bearing的間隙為最小.藉此可防止Rotor或Stator與其他零件相互接觸.,13,停電時的動作,發生停電時,由rotor的回轉的動能持續發電,繼續磁浮控制.,平常運轉時的電流,停電時的電流,PUMP,14,停電時動作的時間変化,磁捊控制持續同時做減速動作,直到一定的回轉數時,發電能力即完全消失,而touch down 於 bearing 之上,之後再藉由T/D
4、 Bearing的回轉抵抗緩緩的減速直到完全停止,停電時動作,通常停止時動作,15,使用上的注意事項,16,1.cable 要確實安裝插入,Pump,controller及cable間有互換性在做更換時,請務必確認cable connector有確實安裝好.,17,2.請在規定的容許壓力下使用.,Dry pump,TMP,吸気口圧力:67 Pa*2003LM 200 Pa*403LM,排気口圧力:270 Pa*-2003LM 400Pa*-403LM,18,3.其他的使用注意事項,如有以下的狀況發生時會導致pump故障,故請避免之.a)避免抽含有Ga(镓)Gas的氣體（如有此需求,請與SMZ連
5、絡）b)避免抽固態異物c)避免堆積多量之反應生成物d)避免給予強大的外部振動(許容最大値:0.1G/50Hz)e)避免於強大的磁場中運轉(許容最大値:半径方向3mT 軸方向15mT)f)避免放射線干擾(許容最大値:5000rads)g)避免Plasma侵入h)避免使用非規定範圍的電壓,Purge流量,壓力,冷却水量等.i)避免反覆地大氣突入,19,Trouble shooting(1)-Action,請先確認controller 面板上的alarm No.參照使用說明書確認可能的原因及處理方法 依據處理方法將trouble原因去除,20,岛津分子泵使用注意事项,请相关人员仔细阅读并充分理解岛津
6、分子泵及其控制器的操作说明书分子泵运转之前请确认分子泵安装稳妥，电缆线正常连接并锁紧分子泵在通电后及正常运转时内部旋转体是由电磁力支撑悬浮的，请尽量不要碰撞泵体、控制器和缆线当换靶或做设备保养需要停止分子泵时，请先给出停机指令（STOP），待分子泵减速结束，ROTATION指示灯熄灭（液晶显示屏上显示STOP及转速显示为0%），确认分子泵已经完全停止，才可以关掉电源。如需要拆下缆线，在如前述正常停止分子泵并关掉对应的控制器电源后，才可以拆下与分子泵对应的缆线。分子泵在正常运转时绝对不能拔下电缆插头 当需要对腔体恢复大气时，务必等分子泵完全停止时再进行放气,21,岛津分子泵使用注意事项,当遇到意
7、外断电时，分子泵会发生报警（POWER FAILURE），此时分子泵会自发电以维持内部旋转体保持悬浮状态，同时减速运行（BRAKE），在减速到一定转速时，自发电停止，旋转体掉落（TOUGH DOWN），由保护轴承支撑继续旋转减速直至完全停止。在分子泵旋转体掉到保护轴承上时，分子泵会发出比较大的声音，这种情况是正常的。遇到意外断电时，请设法尽快恢复供电，如能在5分钟之内恢复供电，则不会发生TOUGH DOWN，旋转体会恢复悬浮状态，重新启动也可以进行。当发生人为误操作导致断电时，请及时恢复供电，需要分子泵继续运转时，请按RESET按钮（按第一下，报警蜂鸣器消音，按第二下，报警复位，报警指示灯熄灭
8、），之后给出启动（START）指令。分子泵正常运转时，请尽量避免在泵体及控制器附近进行会产生比较大的震动、噪音和磁场的作业，例如冲击钻作业等每日检点分子泵及控制器的运行状况，如听分子泵声音，查看控制器LCD的显示信息或监视软件上的运转参数，检查真空度和冷却水状况。,22,Software operation function,23,Trouble shooting-Alarm check,24,Protection action of alarm,25,diffusion pump的介紹,26,DP的结构及特性,利用低压、高速和定向流动的油蒸气射流抽气的真空泵。,27,这种泵的极限真空为10-
9、410-5帕，工作压力范围为10-110-4帕,抽速范围为几十至十几万升秒（1升10-3米3）。当油扩散泵用前级泵预抽到低于1帕真空时,油锅可开始加热。沸腾时喷嘴喷出高速的蒸气流，热运动的气体分子扩散到蒸气流中，与定向运动的油蒸气分子碰撞。气体分子因此而获得动量，产生和油蒸气分子运动方向相同的定向流动。,DP的原理,28,利用高分子量高速运动之蒸气分 子，经由碰撞把动量转移给待抽气体，赋予被抽气体单一方面的动量，并将之排往较高压力之区域。由帮浦底部蒸发的油蒸气往上流动，在每一级的环状喷嘴处以超声速速度(Supersonic Speed)向下喷射，蒸气流离开喷嘴后，略为散开，形如伞状。由帮浦上方
10、填空室扩散而至之气体分于被油蒸气碰撞后，往下移动至较高之压力区域以达到压缩作用，亦即抽气效果，油蒸气最后到达冷卸之帮浦机体内部并被凝结(Condensed)，且往下流回帮浦油槽。单一级喷嘴内油蒸气及被抽气体分子的运动。通常扩散帮浦有3至4个压缩级，待抽气体由最顶端一级逐级被压缩，以至最后出前级帮浦(机械帮浦)抽除。,DP的原理,29,30,擴散幫浦早期最擔心的是真空油的回流污染腔體，雖然使用低蒸氣壓的真空油，但是油氣在高溫運作時，難免還是會有油氣回流的現象（見圖4.24）。為了避免該現象,現代的擴散幫浦都附帶一些組件，圖4.25便是該組件的外貌，該組件一般稱之為baffer，該baffer 置
11、於擴散幫浦的上端，藉此將油氣擋下，除此之外加一個cold trap 也是一個非常重要的附件，每次使用擴散幫浦之前便將cold trap 加滿液態氮，如此一來當油氣吸附到cold trap的內部時，便馬上冷卻下來，如此油分子根本無法到達腔體內部。圖4.26便是一般常見的cold trap 的外貌以及與gate valve的組合。,DP注意事项,31,32,cryopump的介紹,33,cryopump的结构及特性,利用低温表面冷凝气体的真空泵，又称冷凝泵。低温泵是获得清洁真空的极限压力最低、抽气速率最大的真空泵,34,驱动He气通过压缩机的压缩后,以高压形态供给冷冻机,将蓄冷器和气缸的室温侧连在
12、一起,借助切换阀接在He气压缩机的高压与低压侧。此外,再将蓄冷器和气缸切换到低温侧,气缸内有一个活塞连杆,借助曲柄连杆机构上下移动。为使G-M循环冷冻机更小型化紧凑化,在活塞杆内采用了蓄冷器构造用活塞密封被隔气缸内的压缩气体,通过活塞的上下移动,使里面的被隔气体膨胀,就可使其吸收外部的热量。如果,从外部传入的热量较少或者根本没有,处于断热状态,气体本身就会降温。这种吸收外部热量下降自身温度的过程,从能量守恒的角度来分析,正好与活塞对外做的功相等。这就是制冷的基本原理。,cryopump的原理,35,cryopump的制冷过程,36,活塞杆在低温侧状态时,高压侧的阀门打开。那么,膨胀室(气缸的低
13、温侧)的容积和压力变化,是从AB的移动(PV曲线图)。高压侧的阀门仍处于开启状态,活塞杆向室温侧移动。由室温侧通过蓄冷器的He气被变为低温气体,向膨胀室移动(BC的移动)。低压侧的阀门打开,高压侧阀门关闭。膨胀室内的He气在移动过程中,一边膨胀一边通过蓄冷器。此时,就产生了冷冻(CD的移动)。残留的低压He气,在活塞杆的作用下返回到压缩机的低压侧(DA 的移动)。冷凝泵的整个工作过程为:膨胀、吸热、制冷。压缩机的整个工作过程为:压缩、放热、冷却。,cryopump的制冷过程,37,1.1再生时间 根据运转周期,定期进行再生。制冷能力降低时(温度达不到20K 以下;真空度差),进行再生。1.2再
14、生种类 通常再生:38h。急速再生:当泵内含有毒性、腐蚀性、可燃性气体以及大量的O2、水时,泵停止后,进行短时间再生。1.3急速再生的实施 关闭高阀,将加热N2或室温N2气由Purge Gas口导入泵腔,被稀释的毒性气体就会通过排气阀放出。这时,冷板的温度若达不到77K以上,泵室的压力就上不去,气体也就无法释放出来,而又会被凝缩在冷头上。用N 2 进行冲洗时,最好采用专用的放气管道来排出N2气。不得已要从安全阀释放时,由于易产生真空泄露,所以,有必要对安全阀进行清洗。用加热毯进行加热。但要注意加热时,温度不能超过70。否则,会损坏冷凝泵。,cryopump的再生,38,冷冻机运行是否平稳。马达
15、旋转是否为顺时针方向。温度、真空度是否正常。泵体外侧是否有冷凝水存在,否则,需进行再生。H2蒸汽压温度计在室温状态(即暴露在大气中)的值是否在4.75.7K 间。否则,温度计可能有问题。,cryopump的点检,39,4.1真空不良可能产生的原因。真空安全阀泄露。冷板安装不正确、劣化、再生不良。前级泵抽气时间过长,使油返回到真空室后又被吸附到冷板上。制冷温度达不到20K以下:a1冷冻机制冷能力劣化;b1压缩机压缩能力降低(很少发生);c1He气压力过低;d1He 气充填压力过高。若仍然不行,则可能是冷冻机的相位角有偏差。这时,需按照以下步骤重新进行调整(参照图4):a1首先,使活塞连杆处于顶部
16、死区 的位置(偏心轮最高点);b1然后,把偏心轮逆时针方向旋转30(的位置),使低压阀闭合,高压阀处于闭合/开启临界状态。此时,臂式阀杆处于悬空状态,即,没有接触阀芯。用手伸进视镜窗孔中转动二个大轴承,应感到很轻;c1若仍然感到很重,则可拧掉二侧的堵头,通过调整臂式阀杆的调整螺钉来加以修正。使低压阀闭合,高压阀处于闭合开启临界状态(靠近高压管的一侧为高压阀。即,第二个臂杆)。,cryopump的故障查找,40,马达没有运转(温度仍为室温)。a1 由压缩机来的电源无电;b1 机械性能不良(曲轴歪曲或折短、轴承损坏),尤其是老型号的泵;c1 杂质进入马达内,卡住马达;d1水分进入膨胀室,使活塞杆膨
17、胀卡住;e1 外加加热器急速再生温度超过70,使活塞杆膨胀卡住(当然,温度恢复正常后,故障也会随之消失)。马达运转异常。a1 由压缩机来的电源电压不稳;b1 水进入泵内(几分钟就会出现声音异常);处理:分解冷凝泵;c1 空气进入泵内(温度达到20K 时才会出现声音异常);处理:用He 气置换。注:置换前,应先切断电源,再断开高压管(对一台压缩机带多台冷凝泵而言)。在冷凝泵恢复常温过程中,要注意压力变化,若压力超过250Pa,就要降压,使它一直保持在250Pa,但不能太低。d1 机械性能不良(冷冻机寿命已到)。He泄漏可能产生的原因:a1自密封接头密封不好(最常见),可用Snoop液体检漏;b1压缩机、连接软管、冷凝泵有泄漏。检查方法:a1 确认整个系统漏气量,比如,每小时、每天漏率。然后再将压缩机与冷凝泵分开,先看压缩机泄漏是多少,然后与整个系统漏率相比,确认是哪部分漏;b1 用水泡法或Snoop 液体检查软管是否漏气;c1 若前二项检查没有问题,则是冷凝泵泄漏,cryopump的动作不良可能产生的原因,41,THE END Thanks!,
