Pa量級超高真空度的設備及其方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于真空技術領域，具體涉及一種獲得超高真空度的設備及其方法。
【背景技術】
[0002]真空環境為人們提供了清潔、少受外界干擾的實驗環境，當代科學技術的發展無不伴隨著真空科學與技術的進步。如今真空科學已廣泛應用于電子、半導體、冶金、醫藥、航空航天等領域，并為微納米工程、分析測試技術、激光工程等高新技術提供了必要保障。通常真空環境的獲得是通過真空栗來實現的，由機械栗、擴散栗、分子栗、離子栗、升華栗等不同種類真空栗及其組合來滿足對不同真空度的需求。現有設備，通過單一機械栗，其工作室的真空度可達10 ta量級；由機械栗、擴散栗的組合，工作室真空度達到10 4Pa量級；同時機械栗、分子栗兩級真空系統可將工作室的極限真空度提高到10 6Pa量級；若要繼續提高真空度，一般采用機械栗、分子栗配合升華栗或濺射離子栗的組合，可以實現10 9Pa量級的超高真空，但現有設備如分子束外延設備、X射線光電子能譜儀、俄歇電子能譜儀等采用此類配置，其工作室極限真空大多只能達到1 X 10 sPa?2X 10 sPa量級，只有極少數設備能實現10 9Pa量級。采用此類配置的真空系統組成復雜、成本很高；真空獲取系統占用空間大，影響系統結構，甚至影響系統功能的實現，而且極限真空維持穩定性差、操作復雜。隨著對設備真空度的要求不斷提高，真空獲取系統越發復雜，相應的設備成本急劇增加，使用操作難度增加，結構尺寸增大等這些都限制了它的使用及推廣。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是要解決現有實現10 9Pa量級真空系統組成復雜、成本很高，真空獲取系統占用空間大，影響系統結構，甚至影響系統功能的實現，而且極限真空維持穩定性差、操作復雜的問題，而提供一種獲得10 9Pa量級超高真空度的設備及其方法。
[0004]—種獲得10 9Pa量級超高真空度的設備包括機械栗、波紋管、真空電磁閥、分子栗、工作室、閘板閥、鹵素燈、進氣孔、進氣截止閥、流量計、氣瓶截止閥、減壓閥、氣瓶、加熱帶、石英窗口、真空計、熱電偶、密封法蘭和工作負載，
[0005]所述的機械栗與分子栗之間通過波紋管連接，在波紋管上設置真空電磁閥，在分子栗和工作室之間設置閘板閥，所述的工作室內設有鹵素燈，在工作室頂端設有透光口，且透光口采用石英窗口密封，在工作室底部設有進氣孔，工作氣體由氣瓶經減壓閥、氣瓶截止閥、流量計、進氣截止閥和進氣孔進入工作室內，在工作室外壁四周纏繞加熱帶，所述的工作負載設置在工作室內，且通過密封法蘭進行密封，由真空計檢測工作室內的真空度，由熱電偶測量工作室內溫度。
[0006]—種獲得10 9Pa量級超高真空度的方法，具體是按以下步驟完成的:首先啟動上述的獲得10 9Pa量級超高真空度的設備的機械栗，打開電磁閥和閘板閥，當真空計顯示工作室內壓力為IPa?10Pa時，啟動分子栗，當真空計顯示工作室內壓力為10 5Pa?10 7Pa時，打開鹵素燈，同時啟動加熱帶烘烤，設置烘烤溫度為100?400°C，烘烤時間為24h?120h，然后關閉鹵素燈和加熱帶，直至真空計顯示工作室內壓力為109Pa時，先關閉閘板閥，然后關閉電磁閥、分子栗和機械栗。
[0007]本發明優點:本發明針對現有設備真空獲取系統結構復雜，成本高昂的問題，提供了一種獲得10 9Pa量級超高真空度的設備，通過機械栗加單級分子栗兩級真空獲取系統實現10 9Pa量級超高真空度的方法，由該方法實現的真空設備的極限真空度可達
7.3X10 9Pa0 二、采用本發明一種獲得10 9Pa量級超高真空度的方法可顯著提高采用機械栗、分子栗配置的真空設備的極限真空度；同時與現有可實現10 9Pa量級超高真空度的設備相比，本發明大大簡化了真空獲取系統結構、降低了設備成本；此外本發明所實現的設備還具有配置簡單、操作方便、真空系統可靠性高等優點。
【附圖說明】
[0008]圖1是【具體實施方式】一所述的一種獲得10 9Pa量級超高真空度的設備的結構示意圖；
[0009]圖2是實施例2真空計16顯示器的照片。
【具體實施方式】
[0010]【具體實施方式】一:結合圖1，本實施方式是一種獲得10 9Pa量級超高真空度的設備，包括機械栗1、波紋管2、真空電磁閥3、分子栗4、工作室5、閘板閥6、鹵素燈7、進氣孔
8、進氣截止閥9、流量計10、氣瓶截止閥11、減壓閥12、氣瓶13、加熱帶14、石英窗口15、真空計16、熱電偶17、密封法蘭18和工作負載19，
[0011]所述的機械栗1與分子栗4之間通過波紋管2連接，在波紋管2上設置真空電磁閥3，在分子栗4和工作室5之間設置閘板閥6，所述的工作室5內設有鹵素燈7，在工作室5頂端設有透光口，且透光口采用石英窗口 15密封，在工作室5底部設有進氣孔8，工作氣體由氣瓶13經減壓閥12、氣瓶截止閥11、流量計10、進氣截止閥9和進氣孔8進入工作室5內，在工作室5外壁四周纏繞加熱帶14，所述的工作負載19設置在工作室5內，且通過密封法蘭18進行密封，由真空計16檢測工作室5內的真空度，由熱電偶17測量工作室5內溫度。
[0012]圖1是【具體實施方式】一所述的一種獲得10 9Pa量級超高真空度的設備的結構示意圖，圖中1為機械栗，2為波紋管，3為真空電磁閥，4為分子栗，5為工作室，6為閘板閥，7為鹵素燈，8為進氣孔，9為進氣截止閥，10為流量計，11為氣瓶截止閥，12為減壓閥，13為氣瓶，14為加熱帶，15為石英窗口，16為真空計，17為熱電偶，18為密封法蘭，19為工作負載。
[0013]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一的不同點是:所述的分子栗4為具有獲取10 9Pa極限真空能力的分子栗。其他與【具體實施方式】一相同。
[0014]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同點是:所述的工作室5利用特種鋼材制備而成，且工作室5加工成型后在無油高真空條件下進行除氣鈍化處理，工藝真空度為10 5Pa?500Pa，溫度為500?1200°C，處理時間為24h?120h。其他與【具體實施方式】一或二相同。
[0015]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同點是:所述的工作室5的內壁表面粗糙度為0.05 μπι?10 μπι。其他與【具體實施方式】一至三相同。
[0016]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同點是:所述的工作室5在真空環境下的放氣量為10 9Pa.L.s 1?10 7Pa.L.s 10其他與【具體實施方式】一至四相同。
[0017]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同點是:所述的石英窗口 15為面積不大于400cm2石英窗口。其他與【具體實施方式】一至五相同。
[0018]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同點是:所述的密封法蘭18為超高真空金屬密封法蘭，超高真空金屬密封法蘭的密封為全金屬密封。其他與【具體實施方式】一至六相同。
[0019]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同點是:所述的獲得10 9Pa量級超高真空度的設備的整體漏率為10 9Pa.L.s 1?10 sPa.L.s、其他與【具體實施方式】一至七相同。
[0020]【具體實施方式】九:一種獲得10 9Pa量級超高真空度的方法，具體是按以下步驟完成的:首先啟動【具體實施方式】八所述的獲得10 9Pa量級超高真空度的設備的機械栗1，打開電磁閥3和閘板閥6，當真空計16顯示工作室5內壓力為IPa?10Pa時，啟動分子栗4，當真空計16顯示工作室5內壓力為10 5Pa?10 7Pa時，打開鹵素燈7，同時啟動加熱帶14烘烤，設置烘烤溫度為100?400°C，烘烤時間為24h?120h，然后關閉鹵素燈7和加熱帶14，直至真空計16顯示工作室5內壓力為10 9Pa時，先關閉閘板閥6，然后關閉電磁閥3、分子栗4和機械栗1。
[0021]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】九的不同點是:所述設置烘烤溫度為200°C，烘烤時間48h。其他與【具體實施方式】九相同。
[0022]采用下述試驗驗證本發明效果
[0023]實施例1:一種獲得10 9Pa量級超高真空度的方法，具體是按以下步驟完成的:首先啟動獲得10 9Pa量級超高真空度的設備的機械栗1，打開電磁閥3和閘板閥6，當真空計16顯示工作室5內壓力為IPa?10Pa時，啟動分子栗4，當真空計