コーティング装置の真空システムにおける主ポンプの構成

- Jan 13, 2018-

真空システムは、真空コーティング装置の不可欠な部分です。 高真空システムの一般的に使用されている構造は、通常、主ポンプ、前ポンプ、バルブ、配管および真空測定機器の組み合わせである。 選択されたメインポンプによれば、真空システムは、オイルバキュームシステムまたは オイルフリー真空システム


1.オイルバキュームシステム


油高真空システムの主ポンプは、一般に油拡散ポンプである。 フォアポンプは機械式ポンプまたは機械式ポンプ+ルーツ式ポンプです。


油拡散ポンプの運転圧力範囲は10 -1〜10 -6 Paであることはよく知られている。高いポンピング速度は毎秒数リットルから毎秒10万リットルまでである。 10 -2〜10 -4 Paの範囲では、オイル拡散ポンプは機械的伝動、摩擦、振動、または騒音のない安定したポンプ速度を有する。 シンプルな構造、信頼性の高い性能、長寿命、メンテナンスが簡単で、投資コストが低いという特徴もあります。 主な欠点は、油蒸気が真空チャンバに逆流して汚染源になりやすいことです。 オイルリターンは、オイル保持キャップ、バッフル、コールドトラップなどを使用することで軽減できますが、根絶することはできません。 まだ油蒸気逆流の一部があり、これはポンプのポンピング速度を低下させる。 加えて、オイル拡散ポンプ、特に大型ポンプは、エネルギ消費量が大きく、運転コストが高く、始動が遅く、停止時間が長い、特に大型ポンプの短所がある。


2.オイルフリー真空システム


今日では、オイルフリー真空システム 主ポンプは分子ポンプであり、低温ポンプは真空コーティング装置に広く使用されている。


2.1 分子ポンプを主ポンプとする真空系の特性


分子ポンプ は、気体分子を運ぶ高速移動する剛体の表面によって励起が行われる真空ポンプである。 大量のガスを連続的にポンプして、清潔でオイルフリーの高真空または超高真空を得ることができます。 また、速いスタートと短いストップの利点があります。 しかし、重いガスのポンピング速度は軽いガスよりも速く、蒸気のポンピング速度は非常に遅い。 ターボ分子ポンプ は、分子流の分野において高い効率を享受するが、ガスがポンプを通って大きく流れると、ポンプ速度が低下する。 1Pa以上の圧力範囲では、ポンピング速度がかなり低く、使用には好ましくない。 そこで、ターボ分子ポンプの高圧側にスパイラル溝牽引分子ポンプを設置して、2つのポンプのポンプユニットを一体化したワイドフィールド型化合物分子ポンプとする。 この化合物分子ポンプのポンピング速度は、圧力が10Pa未満になると一定に保たれる。 ポンプ速度が速い高圧範囲は、ターボ分子ポンプの不足を補う。


2.2低圧ポンプを主ポンプとする真空システムの特性


低温ポンプはガストラップポンプで、低温表面を使用してガスを凝縮、吸着、トラップし、真空を得て維持する装置です。 通常の運転中には、前ポンプは必要ない。 極低温ポンプは高い初期圧力と広い作動圧力範囲(1〜10 -8 )Paを有し、あらゆる種類のガスをポンピングすることができるが、連続的なポンピングを達成することができる。 同一の口径を有する他のポンプと比較して、極低温ポンプは特に水蒸気に対して高いポンプ速度を有し、これは同じ口径の分子ポンプの4倍に相当する。 従って、汲み上げられた容器内の水蒸気の分圧は低いので、清浄な炭化水素を含まない高真空及び超高真空が得られる。 可動部品、振動または騒音がなければ、極低温ポンプはどこにでも設置することができます。 フットプリントが小さく操作も簡単で、運転コストはオイル拡散ポンプよりも低くなります。


したがって、真空コーティング装置の主ポンプの選択は、まず清浄度、真空度および圧送時間の要件に従う。


(1)前 ポンプを乾式ポンプとして使用する場合 、主ポンプとしての低温ポンプ、油蒸気のないオイルフリー真空システム、または炭化水素による汚染があります。 極低温ポンプは、高いポンピング速度のために、特に0.5〜1.6m 3の容積を有する装置に適した真空コーティング装置に広く使用されている。


(2)主ポンプとして分子ポンプを使用する場合、オイルフリーの真空システムも実現できます。 低温ポンプと比較して、分子ポンプは再生せずに連続的にポンプすることができるが、水蒸気をポンプで送ることができない。 オイル拡散ポンプと比較して、分子ポンプのシステムは短い起動時間と停止時間で清潔で、補助時間を節約するのに役立ちます。 しかし、分子ポンプは高速走行装置であるため、仕様の開発には限界があります。 したがって、分子ポンプは、研究機関や大学院の主ポンプとしての中小コーティング装置に適しています。 大容量真空コーティング装置の場合、平行にポンプ輸送するために複数の分子ポンプシステムセットが必要であり、複雑な構造につながる。


(3)作動流体として低圧高速油蒸気流を使用する油拡散ポンプでは、排気されたガスは蒸気ジェットに排気され、次いで抽出プロセスで排除されるようにポンプ出口に運ばれる。 オイル拡散ポンプは、広い範囲のポンプ速度を有する。 それは効率的ではありませんが、価格はかなり低いので、オイル拡散ポンプは、より低いポンプ速度を必要とする真空コーティング装置では依然として広く使用されています。


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