真空镀膜机长什么样？（真空镀膜机的详细结构）

　　高真空镀膜机，镀膜机是目前应用最广泛的制造真空条件的设备。其相关部件和组件:机械泵、增压泵、油扩散泵、冷凝泵和真空测量系统。

　　下面我将详细介绍各部分的组成和工作原理。

　　一、真空的主体——真空室

　　根据加工产品的要求，真空室的大小也不同。目前应用最广泛的有1.3M、0.9M、1.5M、1.8M等。腔体由不锈钢制成，要求不生锈、坚固等。真空室的每个部分具有用于连接每个气泵的连接阀。

　　二、辅助抽水系统

　　排气系统由“扩散泵+机械泵+罗茨泵+低温冷阱+多冷”组成

　　排气过程如下:机械泵先将真空室抽至小于2.0*10-2PA的低真空状态，为后续扩散泵抽真空提供前提。然后，当扩散泵对真空室抽气时，机械泵与油扩散泵串联，通过这种方式完成抽气动作。

　　排气系统是镀膜机真空系统的重要组成部分，主要由机械泵、增压泵(主要介绍罗茨泵)和油扩散泵组成。

　　机械泵:也叫前级泵，机械泵是应用最广泛的一种低真空泵。它利用油来保持密封效果，通过机械手段不断改变泵内吸入腔的容积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀，从而获得真空。

　　泵的种类很多，有滑阀式(主要用于大型设备)、往复活塞式、固定叶片式、旋转叶片式(目前应用最广泛，本文主要介绍一下)。

　　机械泵常用于泵送干燥空气，但不能泵送含氧量高、有爆炸性和腐蚀性的气体。机械泵一般用来抽永久气体，对水蒸气没有好的作用，所以抽不出水蒸气。旋片泵的主要部件有定子、转子、弹片等。转子在定子里面，但是它的轴和定子的轴不一样，像两个内切圆。转子槽内装有两片弹片，两片弹片之间装有弹簧，保证弹片紧贴定子内壁。

　　它的两枚弹片交替扮演着两个角色。它一方面从进气口吸入气体，另一方面将吸入的气体压缩后排出泵外。转子每旋转一周，泵就完成两次吸入和两次排出。当泵连续顺时针旋转时，旋片泵通过进气口连续吸入气体，并从出气口连续排出，从而实现将空气抽入容器的目的。为了提高泵的极限真空度，将泵的定子浸在油中，使间隙和有害空间中始终保持足够的油来填充间隙。因此，油一方面起到润滑的作用，另一方面起到密封和堵塞缝隙和有害空间的作用，防止气体分子通过各种渠道回流到压力较低的空间。

　　机械泵从大气中工作，其主要参数是极限真空和抽速，这是机械泵设计和选型的重要依据。单级泵可将容器从大气中抽至极限真空1.0*10-1PA，双级机械泵可将容器从大气中抽至6.7*10-2 Pa甚至更高。

　　泵送率是指旋片泵在额定转速下运行时，单位时间内可以排出的气体体积，可通过以下公式计算:

　　Sth=2nVs=2nfsL

　　Fs表示吸气结束时空腔的横截面积，L表示空腔的长度，系数表示转子每转一圈有两个排气过程，Vs表示当转子处于水平位置时，吸气结束，此时空腔内的容积最大，转速为n。

　　机械泵的排气效果还与电机转速和皮带松紧有关。当电机皮带松弛，电机转速较慢时，机械泵的排气效果会变差，需要进行定期维护和抽查。机械泵油的密封效果也需要定期抽查。油太少达不到密封效果，泵会漏油，油太多会堵塞吸油孔，无法吸入和排出。一般情况下，油位低于在线油位0.5cm。

　　增压泵又叫罗茨泵:是一种机械泵，有一对双叶或多叶转子同步高速旋转。由于其工作原理与罗茨鼓风机相同，所以也可称为罗茨真空泵。该泵在100-1 Pa压力范围内具有较高的抽气速度，弥补了机械泵在该范围内抽气能力的不足。这个泵不能从大气中开始工作，也不能直接排放到大气中。它的作用只是增加入口和出口之间的压差。

　　使用泵时，必须注意以下问题:

　　1.机械泵应安装在清洁干燥的地方。

　　2.泵本身要保持清洁干燥，泵内的油有密封和润滑作用，要按规定的量添加。

　　3.泵油应定期更换。更换时，应先排出之前的废油，周期至少为三个月至半年。

　　4.根据说明连接电线。

　　5.机械泵停止工作前，先关闭进气阀，然后切断电源，打开气阀，通过进气口向泵内放入大气。

　　6.泵工作期间，油温不能超过75摄氏度，否则会因油的粘度低而密封不严。

　　7.不定期检查皮带松紧、机械泵电机转速、罗茨泵电机转速、密封圈密封效果。

　　油扩散泵:机械泵的极限真空只有10-2 Pa，达到10-1 Pa时，实际抽速只有理论的1/10。如果要获得高真空，就必须使用油扩散泵。

　　由于油扩散泵是最早用于获得高真空的泵，它价格低廉，易于维护，应用广泛，所以本文将重点研究它。

　　油扩散泵的应用压力范围为10-1 Pa -10-7 Pa。它利用气体的扩散现象来排出气体。它具有结构简单、操作方便、抽速高(可达10+5 L/s)的特点。扩散泵主要由泵壳、喷嘴、尾水管和加热器组成，其中主要添加扩散泵油(日本型号为D-704#)。按喷嘴数量可分为单级泵和多级泵。

　　扩散泵底部储存有扩散泵油，上部为进气口，右侧下部为出气口。工作时，排气口由机械泵提供预压力，机械泵充当预泵。

　　当扩散泵的油被电炉加热时，产生的油蒸汽提供预压力，机械泵作为预泵。当扩散泵油被电炉加热时，产生的油蒸汽通过伞状喷嘴沿尾水管向下喷射。由于喷嘴外有机械泵提供的1-10-1 Pa的真空，可以将油汽喷出一定距离，形成向出气口移动的射流。最后，射流撞击到被冷却水冷却的泵壁上，凝结成液体，流回蒸发器，即通过油的蒸发-喷射-冷凝，反复循环而被泵送。

　　从进气口进入泵内的气体分子一旦落入蒸汽流中，就获得了向下运动的动量，向下飞去。由于射流流量大(约200m/s)，蒸汽密度高，扩散泵油分子量大(300-500)，能有效带走气体分子，所以气体分子不能长时间停留在射流界面，被截留在射流界面两侧。

　　扩散泵的油汽压是决定泵极限真空的重要因素，所以尽量选择饱和蒸汽压低的泵油，其化学特性较好。

　　扩散泵不能单独用来抽空气。一般要求泵的最大出口压力为40 Pa。扩散泵的泵送速度由第一喷嘴和泵体入口直径之间的环形面积决定。抽吸速度不是恒定值，而是随着入口压力而变化。当压力为10-2 ~ 10-3 Pa时，扩散泵的抽气速度最快。当压力小于5*10-4 Pa时，扩散泵的抽气速度最低，几乎没有抽气能力(此时入口压力较高

　　扩散泵在安装前应清洗干净，然后才能装入扩散油。在油被加热之前，泵必须被抽真空。停机前，扩散泵油应冷却至60 ~ 70℃，方可关闭前一级抽气，最后关闭冷却水。

　　因为油扩散泵无法消除回油的可能，所以无法保证精密产品的100%纯度，尤其是半导体行业。所以就有了“高真空凝结水泵和低真空机械泵”组成的无油真空系统。由冷凝泵组成的排气系统不仅排气效率极高，而且有效保证了真空腔的清洁度和产品质量(避免产品污染，增强膜基附着力)，但其维护成本很高。

　　在工作过程中，我有幸使用了冷凝泵组成的排气系统，在此说明一下。

　　低温泵:是一种利用低温表面凝结气体分子来实现抽气的泵。是目前极限真空最高、抽速最高的泵。

　　泵的工作原理:主要是低温表面对气体的冷凝、冷阱和物理低温吸附。

　　低温冷凝:根据各种气体的特性，采用液氦或制冷循环氦进行冷却。

　　冷阱:指不凝性气体被可凝性气体捕获的现象。通常二氧化碳、水蒸气、氮气、压缩气体等气体先形成霜，在低温表面形成吸附层，从而达到吸附其他气体的目的。这就是为什么低温泵抽混合气体的效果比单一抽好的原因。

　　低温吸附:指吸附剂在低温表面吸附气体。由于吸附剂和气体分子之间的强相互作用，在冷凝表面温度下，气体压力可以达到低于其饱和蒸气压的水平。吸附剂通常是活性炭。

　　凝结水泵的泵送速率及其影响与凝结水面的面积有关。资料显示，单位冷凝液表面积的抽速为11.6升/s.cm2，冷凝液泵可抽10-8 Pa。此外，活性炭吸附表面的几何形状和位置、活性炭的颗粒结构、粘结材料和粘结工艺对抽吸速度也有很大影响。其次，关键是冰箱的制冷量要足够大。

　　真空计:真空计是真空镀膜机的重要组成部分，是检测镀膜机真空度的重要手段。真空计按其工作原理可分为绝对真空计和相对真空计。绝对真空计可以直接测量压力，而相对真空计只能间接测量真空度。