[发明专利]大型中、高真空抽气机组及其抽气工艺

说明书

技术领域

本发明属于真空镀膜技术领域，尤其涉及一种大型中、高真空抽气机组及其抽气工艺。

背景技术

传统大型中、高真空抽气机组采用扩散泵+罗茨泵+粗抽泵机组（简称扩散泵机组）抽气，其存在如下缺点：

1．能耗高。扩散泵、罗茨泵都是高能耗泵，一台有效抽速1万L/s的扩散泵机组，标称能耗超过40kW，年耗电超过30万度。

2. 扩散泵利用油蒸汽射流抽气，油蒸汽污染严重，影响真空产品的质量。

3. 扩散泵启动时间长（约60min），抽气利用率低，并且进一步增加了抽气能耗。

上述缺点是当今大型中、高真空设备亟待解决，但一直未能攻克的难题。

近年来，多项专利，例如

专利号：ZL 201010100309.X（大型中、高真空抽气机组）

专利号：201210170072.1（一种抽气系统及工艺）

专利号：201310241954.7（真空炉抽气系统及其抽气工艺）

专利号：201310242244.6（蒸发镀膜设备及其抽气工艺）

专利号：201310241939.2（等离子体镀膜设备及其抽气工艺）

专利号：2013106902616（并联环流泵、组合环流泵、复合环流泵及其抽气机组）

提出了由牵引分子泵+化学吸附泵组成的多种新型抽气机组，在中真空和高真空区段获得了相当不错的抽气能力，但在中、高真空的交接（几Pa~10^-2Pa）区段，抽速偏低，影响了抽气机组的整体性能，限制了这些机组的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种大型中、高真空抽气机组，该抽气机组能显著提高几Pa~10^-2Pa区段的抽速，降低抽气能耗，消除油蒸汽污染，提高真空产品质量。

本发明是这样实现的，一种大型中、高真空抽气机组，包括真空室，所述真空室分别与一粗抽泵、一牵引分子泵、一深冷水汽泵和一化学吸附泵连接，所述牵引分子泵的排气口与一前级泵连接。 

具体地，所述真空室和粗抽泵之间设有一第一真空阀，所述真空室和牵引分子泵之间设有一第二真空阀，所述真空室和深冷水汽泵之间设有一第三真空阀，所述真空室和化学吸附泵之间设有一第四真空阀，所述牵引分子泵的排气口和前级泵之间设有一第五真空阀。

为了清晰地了解本发明的优点，以下将本发明的抽气机组与尺寸大体相同的传统扩散泵机组的抽速（已扣除挡油阱的损耗）作比较。

粗抽区段：本发明与传统抽气机组相同，均由粗抽泵抽气；

中真空阶段：传统抽气机组由罗茨泵抽气，其平均抽速较低，约1,000 L/s，而且，抽速随压强降低显著下降，与真空设备的要求“压强越低，要求抽速越高”正好相反，因此，抽气效率较低；本发明的抽气机组采用牵引分子泵抽气，牵引分子泵在本区段的平均抽速约1,500 L/s，高出罗茨泵50%，加上抽速随压强降低迅速增大，与真空设备的要求相符，实际抽气效率显著优于罗茨泵。

中、高真空交接区段：该区段中，真空设备的气体负载主要来自真空室内壁以及工件表面吸附气体的解吸，气体总量较大（其中水蒸汽约90%）。该区段，传统抽气机组由扩散泵抽气，该区段压强大部分超过0.1Pa（扩散泵正常运行的最高压强），因此，抽气效率低下，平均抽速不到10,000 L/s，成为当今真空获得技术中的一大瓶颈。本发明的抽气机组采用深冷水汽泵和牵引分子泵并联抽气，其中牵引分子泵抽速为3,000L/s，深冷水汽泵（冷凝面面积约0.2m²）对可凝气体的抽速为20,000L/s，深冷水汽泵和牵引分子泵并联的抽速，约为扩散泵机组的2倍。

高真空阶段：传统抽气机组由扩散泵抽气，抽速约15,000L/s；本发明的抽气机组采用化学吸附泵、深冷水汽泵和牵引分子泵并联抽气。其中牵引分子泵抽速为3,000L/s，深冷水汽泵对可凝气体的抽速为20,000L/s，但本区段普遍采用烘烤除气工艺，可凝气体比率约为10%，因此，深冷水汽泵的有效抽速仅为2,000L/s；然而，化学吸附泵利用化学反应抽气，抽除气体分子数总量恒定，因此，压强越低，单位体积中的分子数少，抽速就越大，在本区段的抽速可达20,000L/s，牵引分子泵、深冷水汽泵和化学吸附泵并联，合计抽速约为扩散泵机组的1.6倍。

本发明的抽气机组的优化抽气工艺如下：

（1）粗抽阶段（10⁵Pa~几百Pa）：由粗抽泵抽气；