扩散泵浦工作原理

1、染，倘若是如此只要换掉molecular sieve 乂可以恢彳复正常。散胃甫先前所介的K浦均是金十封使用在低真空的工作璘境，倘若若要 使真空璘境谨I到高真空，刖必搭配其他mi的u浦才有可能。si散 常浦可以是在高真空常浦中第一彳固被研畿出来的，早在十九世备己就 已经被人使用，只不浦的最大缺黑占是所使用的真空尤其分 厘很高，常常畿生油K回流到腔醴内形成污染，逼是富日寺使用者最大 的祺忌。随著科技it步，低蒸汽厘的真空油被研畿之彳灸，散K浦便 被大量的使用在真空技彳府上。萤隹然日前浦，雕子K浦以及冷猥 式K浦持更新，抽K速度又快，又乾浮，但是且又坚固的 散IT浦依售估有它一席之位。散常浦舄科孥家

2、Gaede所畿明，富日寺所用的真空由是水金艮而 不是目前我仍所看到的真空油。真空K浦的原理乃是真空油被加熟之 彳瓷,獴得桎高的熟能，分子的著相富大的速度，聚接著 分子被似煌囱的畿何架横所引然彳灸由喷嘴向下喷射，由於分子 具有桎大的速度，因此在经由喷射之彳灸其速度可接近音速。富分 子喷出彳灸，倘若周圉附近有分子，|fj»碰撞彳灸，一定畲有勤量 的移现象，名吉果分子便有向下:ii®!i的通常在st散u浦的#(11出口虚都外接一彳固 Rotary pump ,1 Rotary pump fl生一吸力,将些聚集在It浦出口虚的分子带走，如此一来散浦的入口虚舆出口虚畲因IKI1的分子

3、敷的澧度不同而31生散现象，散常浦的名字便因此而来。H 4.22散常浦的外貌圈，而圈4.23 |fj是其其剖面圈。 4.22攒散K浦之外貌INLET 4.23攒散K浦之剖面H由於IS散H浦最主要的原勤力来白於真空油被加熟，使真空油的分子 具有高速度的勤速度，所以具有一彳固加熟器是散浦的特色。加熟器置於散K浦的底部，真空油被煮沸之彳灸其蒸汽厘随著烛囱向 上至部彳灸再随喷嘴射出，真空油的分子在撞浦的内壁彳灸畲 形成液醴慢慢流回底部，舄了使真空油的分子容易凝名吉成液醴，通常 散浦都有水管璘II在真空浦的上半部藉此冷谷K 一般而言散 K浦都具有湍度值测器，倘若湍度i!高日寺，便畲白勤切新雷源。散 K浦

4、早期最搪心的是真空油的回流污染腔醴，萤隹然使用低蒸1厘的真 空油，但是油IR在高湍作日寺，蒐隹免iS是畲有油IR回流的现象(J1BIFOREUHE PRESSURE TOP HIGH 4.24真空油回流之情形4.24)。舄了避免ig现象，现代的散常浦都附带一些鲍件，H 4.25便 是鲍件的外貌，鲍件一般稍之舄 baffer,baffer置於散It浦的上端，藉此将油MBT,除此之外加一彳固cold trap也是一彳固非常重要的附件，每次使用散K浦之前便将cold trap加潇液熊氮，如此一来富油兼吸附到cold trap的内部日寺，便H上冷谷|3下来，如此油分子根 本照法到建腔醴内部。H 4.2

5、6便是一般常J!的cold trap的外貌以及奥 gate valve 的鲍合。50HtGH VACUUM INLETROUGHING PORTVALVE BODYCWYDTRAP eoorIONGAUGEPORTLN T FILL (VENT NOr vrSIBLE)M 4.25防止油回流的 bafferM 4.25 cold trap 以及 gate valve由於散常浦照法雀一大兼厘工作到高真空，它的工作璘境必殖雀低真空璘境下做起，因此!於一彳固真空系统，操作IS散H浦的程序 是有一定。下面我仍将筒述一彳固真空系统如何雀大1厘力抽到高真空 的程序。H 4.26舄一般常看到的真空系统,一彳

6、固真空腔配脩了一彳固散浦,Rotary pump以及fRJFS等等。目前腔醴是在大之下，若要it行抽真空刖其操作程序如下CHAMBER字ROUGHING瞒辛己 y厂 g戏圈4.26常J!之真空系统EFFUSION/ "V ! IPUHP MECHANICALFOR ELIN Evalve一、首先将散It浦的加熟器打同日寺打冷劄水，冷劄散浦 的上半部，此日寺8!散U浦舆 Rotary pump之的fRJM (foreline valve)是打的。二、等到散常浦钩熟了，暂日寺HUB!®!散H浦舆Rotary pump之fW的然彳灸打IU Rotary pump 舆腔醴之的IW1

7、 (roughingvalve)。言襄Rotary pump封腔Hit行粗抽。此虚要特别注意，腔H 舆散常浦的高真空U-VAC valve)是的。三、等到腔醴的厘力降到10-2 Torr之彳灸，HUM roughing valve然彳灸 再打HI foreline valve，此日寺将液熊氮加入cold trap内，等一切就 置再打U-VAC valve,如此一来腔醴便可以被到高真空的要求 了。Hi-VAC VALVEPIPFUSIOHPUMPHOUGHIHGFOREPUMPING 4.27高真空操作程序圈H 4.27便是程序之示意圈。散浦的加熟是其特色，然而也是最麻 焯之虚，冷劄水的保持是散

8、K浦效率的保言登。倘若散K浦不使用 日寺，冷劄水最好能掉，否刖冷劄水10#冷劄，而散K浦在室湍之 下，JW有可能在在水管附近凝名吉水名吉果可能造成水滴流向下方的 加熟器，造成加熟器受揖3!些现象是经常出现的。散K浦的修是所 有K浦*里面最筒罩的，若浦的抽K效果不佳，只需将真空油换 掉，即可恢彳复正常，至於真空油加多少，各家蔽商都有规格 明。Turbomolecular pumpTurbomolecular pump 的念是由Becker首先引入，It初他IS散常浦上端的baffer日寺，藉由旋的蕖片防止真空油回流。彳灸来 Turbomolecular pump 正式上市但是速低而且昂jt,废来

9、由 MIT Shaprio教授所鲍成的凰味改善以及润滑效果，使得 Turbomolecular pump 始逵入全盛日寺代。现代的 Turbomolecular pump不彳堇有桎高的抽IK速度，封於氢IR更是捶有桎佳的比，此外 也有很低的金冬桢摩力。Turbomolecular pump的工作IE HI可以雀大IR 厘力一直到高真空，然而它照法罩猾操作，必殖要有一彳固Rotarypump来U忙。Turbomolecular pump的工作原理是藉著高速的蕖片ROTOH分子予厘编，其速名勺在 24000至60000 之阿 H 4.28舄M 4.28Turbomolecularpump内Iff子

10、典子之Turbomolecular pump内部的部份横造，由可知其审事子是由多鲍 蕖片所鲍成。富蕖片旋日寺，入射的分子便随著蕖片的沿 著翰向作旋式勤由一端移勤到另一端，H 4.29分子舆蕖片作用之号曷彳系。罩一蕖片是照法完成抽#（的勤作，因此 Turbomolecular pump其内部是由多鲍蕖片鲍合而成，在IStLb原同J上靠近MBiiMn 的蕖片雁是屠於高抽K量低IB®比的形"犬，而靠近出K 口虚的蕖片JW 是低流速高厘编比的蕖片，然而逼檬的非常昂因此通常探取 三段式的蕖片每一鲍的蕖片形"犬都不太相同。Turbomolecular pump的U承是审事子旋

11、审剽的一彳固重要零件，通常 内部有油润滑，其1!命期有一定的日寺不i!最近有蔽商畿展磁浮式 的 Turbomolecular pump , Turbomolecular pump 不需要U承， 避免了更换翰承的苦惴。 4.29 IfflS分子典 蕖片之作用相位 置BE吸附式常浦先前所提到的浦，不管是高真空或是低真空暮用，都是屠於一移的常浦。接下来所介的常浦是吃下来的常浦，檬的浦我之舄吸附式浦。吸附式的浦有Cyropump, Ion pump, Titanium Sublimation pump 和 sorption pump 。首先介魅！ CyropumpCyropumpCyropump其工作

12、原理不外乎是裂造一彳固低湍的璘境，然彳灸利用低湍璘境来吸附分子，由於浦照法雀大1厘力始工作, 因此配合其他U浦，先将腔醴的真空粗抽之彳灸，再it行 Cyropump的作。Bl 4.30 舄 Cyropump 的外貌，H 4.31 舄 Cyropump 内部At 造。Cyropump必靠一彳固JE®檄提供循冷谷|J,其冷谷|的 湍度可以在I到10K左右。在Cyropump内有木炭作舄吸收的埸所，由於木炭能豹I在室滥l下作 degass的勤作，比molecular sieve的滥l度低很多。Cyropump若畏期使用或是吸入大量MB,其抽#（量将畲降低，此日寺必殖要封Cyropump作再

13、生的勤作，那就是将CRYOPUMPCOMPRESSORM 4.30Cyropump 之外貌富有油IKCyropump本吸附的氧感至1i磊温，然彳灸通以氮兼来回敷次，藉此将原HEAD唠Vropump有瓣法恢彳Cyropump卿4W临umpO!操作不 CHARCOAL污染了内部的：H,刖必殖全部更换木炭才4.32舄Cyropump抽兼之情形，而H 4.33舄其相号曷配脩。CHARCOAL PLACE»EHTSECONDCRYCHHST'STAJFIRST-STAGE CYftOARRATEXPANDER MOCHUfHYDROGENHELIUMNEOHWATER VAPOR RE

14、LIEFNITROGEH OXYGEN AROONM 4.32Cyropump之抽索;情形土EXPAMD&R MODULEHOSESREOENERATO* PURGE TUBEffijPUMP BODYCOMPRESSOR MODULE=荷iiQEfwn回M 4.33 Cyropump 的相附50Titanium Sublimation pump浦俗H TSP，其工作原理非常筒罩，那便是将活性高的Ti金屠蒸畿到腔壁，然彳卷# Ti金JS舆腔醴内的作用成化孥反雁燮成 低蒸汽厘的固醴，藉此降低腔醴内的MHo MM浦其厘力工作I®圉再10-2 Torr至10-10 Torr,是JS

15、於一椒消耗性的It浦。OT#浦封於一 些惰性和水K的消除相富有K助，尤其封含有碳元素的更U-BALLHEATERLrTI BALL SOURCE(35 GRAMSMINI TI BALL SOURCEBMINI TI BALL SOURCE 05 GRAMS)M 4.34 Titanium Sublimation pump 的外型1TTANIUM FILAMENTS "GRAMS)53PUMPSM 4.35TitaniumSublimationpump典其他常浦的搭配的情形是彳固中能手。H 4.34舄TSP的外貌，其形状可分舄倏状舆球状，此外常浦附有加熟名知藉此升高湍度将 Ti金JS

16、蒸畿。由於加熟日寺畲走 生高湍接影警腔醴的湍度，所以浦需要水将以冷劄。H 4.35是TSP配置於腔醴的位置圈，igK浦殖配合其他K浦使用Ion pump雕子K浦也是JS於一椒吸附式的K浦，它的作用原理乃是利用高分子游雕，随彳灸被H埸吸引撞入疑板，舆疑金JS作用而埋入 金屠板之内。由於iffl!吸附式的K浦IO!是有出，所以一旦疑板 埋入IO!分子i!多便畲失去效用，因此浦都是用在超高真空的JON-PUMPSV蠢匚 UkJ¥ wl i. 4.36离隹子K浦之外貌 及剖面H璘境下。改良式的雕子K浦都附有弓鱼有力的磁,其主要目的在於增 畏雕子的勤距雕，藉此更有其他分子碰撞，而加速抽K的速 度