Установка для исследования физических процессов в высоком вакууме

 

Сущность изобретения: установка содержит рабочую камеру 1 и вакуумпровод 3 с несколькими патрубками 5. Оси патрубков расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси вакуумпровода. На патрубках установлены высоковакуумные насосы 7 с затворами 8. Диаметр вакуумпровода соответствует зависимости DB 1114VO/I- 2 Si Ui/Si + Ui. 2 ил. i 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 04 В 37/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ов= 1114

2 ил. (21) 4775696/29 (22) 29.12,89 (46) 15,05.92.Бюл. ¹ 18 (71) Институт кристаллографии им, А,В,Шубн икова (72) Ю.М.Дымшиц, Э,Я.Станишевский, И.Е.Л ифшиц и.Ю.А. Гел ьма н (53) 533.59 (088.8) (56) Проспект фирмы Leybold — Heraeus, модель Unibex - 300, Заявка Японии

¹ 61-45076, кл, F 04 В 37/086, 1986 (прототип).

Изобретение относится к исследованию различных физических процессов в вакууме и может быть использовано, в частности, для исследования свойств материалов, а также для испытания элементов конструкций различных устройств в высоком вакууме.

Известна установка для проведения исследования физических процессов в высоком вакууме, содержащая рабочую камеру, соединенную посредством фланцевого соединения с горизонтально расположенным вакуумпроводом, имеющим патрубок для и рисоединен ия турбомоле куля рного насоса.

Известна вакуумная установка для проведения технологических процессов и исследований, содержащая рабочую камеру с высоковакуумным насосом и вакуумпровод с несколькими патрубками, расположенными вдоль оси вакуумпровода, на которых

„„59„„1733688 А1 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЫСОКОМ

ВАКУУМЕ (57) Сущность изобретения: установка содержит рабочую камеру 1 и вакуумпровод

3 с несколькими патрубками 5. Оси патрубков расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси вакуумпровода.

На патрубках установлены высоковакуумные насосы 7 с затворами 8. Диаметр вакуумпр а соо е с е за симости установлены средства предварительной откачки с вентилями.

Недостатками известной установки является то, что снижается эффективная быстрота откачки рабочей камеры насосами предварительного разрежения по мере их удаления от откачиваемого обьема, при этом высоковакуумная часть установки рас- (л считана на подсоединение только одного (, насоса с вертикальным рабочим положени- Q ем. Эти обстоятельства не позволяют достигать высоких предельных разрежений, в том числе из-за невозможности применения в данной конструкции комбинации различных типов насосов, при необходимости производить откачку различных газов, напускаемых в рабочую камеру в дозированных количествах для проведения конкретных. технологических процессов или исследований либо выделяющихся при их проведении.

1733688

Цель изобретения — снижение предельного давления за счет повышения быстроты откачки рабочей камеры.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для исследования физических процессов в высоком вакууме, содержащей рабочую камеру, вакуумпровод с несколькими патрубками, к. которым присоединены средства откачки с вентилями, оси патрубков расположены в одной плоскости поперечного сечения вакуумпровода в радиальном направлении, при этом диаметр вакуумпровода выбирают удовлетворяющим следующему выражению где Da — диаметр вакуумпровода, см;

Q — максимальный газовый поток, выхол . тор. дящий из рабочей камеры с ! — длина вакуумпровода, см;

S — максимальная быстрота действия насоса, присоединяемого к i-му патрубку;

Ui — проводимость i-ro патрубка для присоединения средств откачки л/с; и — количество средств откачки, подсоединяемых к вакуумпроводу, Установка патрубков для присоединения средств откачки осуществлена таким образом, что их оси расположены в одной плоскости поперечного сечения вакуумпровода в радиальном направлении и обеспечивает возможность получения максимальной величины проводимости для всех используемых средств откачки за счет обеспечения возможности применения. вакуумпровода минимальной длины от рабочей камеры установки до каждого из патрубков для присоединения средств откачки. При этом длина вакуумпровода выбирается минимальной величины с учетом возможности изготовления системы откачки, удобства ее монтажа и обслуживания установки.

На фиг. 1 представлена схема установки; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1.

Установка для исследования физических процессов в высоком вакууме включает рабочую камеру 1 с исследуемым образцом 2, вакуумпровод 3, соединеннь и с камерой 1 посредством фланцев 4. На вакуумпроводе расположены патрубки 5 с фланцами 6 для присоединения средств 7 откачки, например, испарительного, геттерного, магниторазрядного, криогенного, диффузионного, турбомолекулярного и других насосов. Средства 7 откачки снабжены затворами 8.

Оси патрубков 5 расположены в плоскости поперечного сечения вакуумпровода 3, диаметр которого 0 связан с параметрами установки указанной зависимостью

Зависимость позволяет рассчитать оптимальную величину диаметра вакуумпровода при проектировании установки с учетом максимальной величины потока газа, который необходимо откачать при проведении физических процессов в той или иной области исследования со счетом используемых средств откачки, обладающих максимальной быстротой действия, что способствует получению наибольшего разрешения в рабочей камере.

Изменение величины откачиваемого потока s сторону уменьшения, происходящее в процессе проведения того или иного исследования, а также проведение тех или иных процессов, сопровождающихся выделением потоков, величина которых меньше расчетной, не вызывает ухудшения характеристик процесса откачки.

Выбор диаметра вакуумпровода большим, чем оптимальное его значение, пол3О ученное в результате расчета, приводит к незначительному увеличению давления в рабочей камере установки ввиду малого роста зависимости давления от диаметра вакуумпровода при значениях последнего, больших оптимального.

На практике целесообразно выбирать величину диаметра вакуумпровода, больше расчетной, ближайшую к величине из стандартного ряда диаметров условного прохода, принятого в вакуумной технике.

Установка работает следующим образом, Исследуемый образец 2 помещают в рабочую камеру 1. Затем производят вакууми45 рование последней с помощью средств предварительной откачки (не показано), После достижения предварительного разрежения открывают затворы 8, включают высоковакуумные средства 7 откачки и проводят обезгаживающий прогрев для обеспечения необходимой степени вакуумирования (Р=10 — 10 мм рт.ст.) рабочей камеры 1.

Исследуемый образец подвергают различным физическим воздействиям (например, нагреву, электромагнитному облучению, бомбардировке электронными, ионными пучками и «.д.), Процесс исследования образца 2 сопровождается газоотделением, интенсивность которого зависит от

1733688

Формула изобретения

Установка для исследования физических процессов в высоком вакууме, содержащая рабочую камеру, вакуумпровод с несколькими патрубками, к которым присоединены средства откачки с вентилями, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения быстроты откачки и снижения предельного давления, оси патрубков расположены в одной плоскости поперечного сечения вакуумпровода в радиальном направлении, при этом диаметр вакуумпровода удовлетворяет следующему выражению свойств образца и видов воздействия на него, В зависимости от проводимого вида исследований используют определенные типы насосов и их комбинации.

Предлагаемая установка позволяет 5 проводить процесс исследования тепловых параметров источников молекулярных пучков, а также процессы исследования твердофазного соединения кристаллов, определения энергии адсорбции при взаимодействии газов с по- 10 верхностью твердых веществ, процессы напыления и др. При этом расширяется область исследований за счет быстрой переналадки установки.

Проведение исследований различных 15 физических процессов обеспечивается при использовании определенной рабочей камеры в соответствии с ее предназначением, оснащенной необходимой арматурой и аналитическими приборами, 20

Возможность замены одной камеры другой обеспечивается наличием разъемного фланца, посредством которого камера соединяется с вакуумпроводом.

Таким образом, предлагаемая установ- 25 ка позволяет реализовать широкий круг исследований различных физических процессов при обеспечении высокой степени вакуумирования рабочего объема.

Dg =1114 где D> — диаметр вакуумпровода, см;

Q — максимальный газовый поток, выходящий из рабочей камеры, л тор/с;

I — длина вакуумпровода, см;

S> — максимальная быстрота действия средства откачки, присоединяемого к i-му патрубку, л/с; и — проводимосты-го патрубка, соединяющего средства откачки с вакуумпроводом, л/с; п — количество средств откачки, подсоединенных к вакуумпроводу. (д)02. l фиг.2

Составитель Ю.Дымшиц

Редактор И.Касарда Техред М.Моргентал Корректор Д.Сычева

Заказ 1650 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101