真空计培训教材资料
真空知识培训教材
真空理论知识培训拟制：许坤良目录：一.基础知识：二.往复式真空泵：三.旋片式油封机械真空泵：四.罗茨式真空泵：五.分子真空泵：六.油扩散泵：七.低温泵：八.真空泵流量的测量方法：九.冲洗抽气法：一.基础知识：1.真空及其度量：真空----一般是指在给定的空间内，压力低于101325Pa的气体状态。
在真空状态下，气体的稀薄程度，通常用气体的压力值来表示。
真空的主要特性-----真空状态同正常的大气状态相比较，气体较为稀薄，即单位体积内的分子数目较少，分子之间或分子与其他质点（如电子、离子）之间的碰撞几率减少，分子在单位时间内碰撞于单位表面积（如器壁）上的次数也相对减少。
分为：“自然真空”和“人为真空”人为真空---是指人们对一个容器进行抽气而获得的真空空间。
气体的稀薄程度叫真空度。
真空度可用气体压强、分子密度、平均自由程和形成一个单分子层的时间来描述，在真空科学与技术中，通常都用气体的压强来表示。
气体压强越低，真空度越高。
2.换算关系：1atm=1.01325*105Pa （1Pa=1N/m2）（760mmHg）1atm=760mmHg=760Torr（标准大气压）1Torr=133.322Pa（1Pa=7.5*10-3Torr=0.0075Torr=7.5mTorr）1bar=105Pa=750Torr 1Pa=7.5mTorr 1mbar=750mTorr3.各真空区域的物理特性及应用：低真空：1*105Pa-----1*102Pa=0.75Torr=750mTorr中真空：1*102-----1*10-1Pa=0.75mTorr高真空：1*10-1----1*10-6Pa=7.5mTorr超高真空：1*10-6---1*10-12Pa极高真空：小于10-12Torr3.1低真空（1*105Pa-----1*102Pa）在低真空状态下，气态空间的特性和常压时相比，没有明显的不同。
气体分子仍以杂乱无章的热运动为主，气体分子间的相互碰撞十分频繁。
真空技术基础和应用培训PPT教案
真空技术中的物理基础
基本定律和方程：
设计和分析真空系统的特征常用的基本定律 1. 理想气体状态方程：PV=nRT 2. 理想气体实验三定律：玻玛定律；盖吕定律和查理定律。
Байду номын сангаас
connecting tube 1 cm inner diameter 10 cm length
估计:
P(N2) in chamber 1 P(N2) in chamber 2 P(O2) in chamber 1
抽空时间计算：
d P V SP 抽气流量方程 dt
dP S P dt V P P0 e-t/τ τ V
parts（真空部件）
Outlines(概述）:
Key points (技术要点)
Practical concerns :(实用技术） 1. Surface (表面的真空特性) 2. Material (真空材料的采用）:
SUS（不锈钢）, Al alloy（铝合金）, ceramic（陶瓷）, plastic（塑料）, Baking（烘烤技术） Virtual leak（虚假漏气） Leak test （检漏技术） UHV （超高真空的获得）
Vacuum Technology-1
（真空技术之一） Concepts
（基本概念）
什么是真空？
真空：气体分子数量低于大气压状态的空 间。但不是完全空的
真空术语
本底真空度：全密封真空腔体内抽空时的气压 工作真空度：实验或工艺过程所必须的气压力 极限真空度：真空泵进气口处测量得到的气压 真空规： 测量真空中气压的仪表或者传感器
真空培训教材
真空培训教材编写:潘家荣大部分半导体设备在真空状态下工作，因此，对从事半导体设备维修的设备人员来说,了解真空尤为重要，下文主要介绍一些真空方面的知识。
一，真空的概念1，什么是真空呢？一句话，就是当容器里的气压低于标准大气压时，即为真空现象。
其标准的定义为:在标准温度和压力下,当一升容积的容器里的气体分子数少于2.7×1022个时，就产生了真空现象。
2，真空度密封容器里气体稀薄的程度。
3，真空度的几个常见单位Torr . mTorr . mbar 。
Pascals . PSI 等1ATM = 760 Torr= 14。
7 PSI= 1013 mbar1Torr = 1000 mTorr1mbar = 100 Pascals具体看下表。
4，真空区域的划分粗真空 760 ~ 10 Torr低真空 10 ～ 10—3 Torr高真空 10—3 ~ 10—8 Torr超高真空 10—8 ~ 10—12 Torr极高真空≤ 10—12 Torr5，高度与真空的关系一般认为，宇宙中的真空度为极限真空。
因此，高度与真空便有了对应关系。
50000 feet (15000米） = 100 Torr300000 feet (90000 米) = 10—3 Torr （1 mTorr）（粗真空）750000 feet (230000 米） = 10—6 Torr （高真空）2000000 feet （600000 米） = 10-8 Torr （超高真空）13000000 feet (4000000 米) ＜10—12 Torr （极高真空）二，真空在半导体工业中的应用随着半导体工业的发展，电路的集成度越来越高，线条越来越细,光刻的次数也越来越多，生产中使用的真空设备也越来越多.1，分立器件工艺，所做电路比较简单，线条一般比较宽，线间距较宽，粉尘及杂质气体对其影响较小，基本不用真空设备。
2，双极电路工艺，稍微复杂一些,线条也相对较细,线间距稍细，粉尘及杂质气体的影响开始显现，所以，关键工序都使用了真空设备。
培训系列真空测量技术基础
在高温、低温、强磁场等恶劣环境下，真空测量技术需要具备更高 的稳定性和可靠性。
智能化技术的应用
通过引入人工智能和物联网技术，可以提高真空测量技术的智能化 水平，实现远程监控、故障诊断等功能。
真空测量技术的未来展望
跨界融合
随着不同领域的交叉融合，真空测量技术将与其 它技术领域相结合，拓展应用领域。
培训系列真空测量技术基础
目录
• 真空测量技术概述 • 真空测量原理与技术 • 真空测量系统设计与应用 • 真空测量技术的发展趋势与挑战 • 实践操作与实验
01
真空测量技术概述
Chapter
真空测量技术的定义与重要性
真空测量技术的定义
真空测量技术是一种用于测量真空系统中气体压力 、成分和物理性质的技术。它涉及到多个学科领域 ，包括物理、化学、材料科学等。
真空测量系统应具备安全保护功 能，防止因超压、过流等原因对 系统造成损坏。
真空测量系统的组成与功能
用于测量气体流量， 通过测量气体流过传 感器的速度来计算流 量。
用于产生真空，通过 机械方式将气体抽出 真空腔室。
压力传感器
流量计
控制阀
真空泵
显示仪表
用于测量真空压力， 将压力信号转换为电 信号输出。
实验室设备
实验室中的各种设备，如质谱仪、 光谱仪等，需要高精度的真空度来 保势与挑 战
Chapter
真空测量技术的发展趋势
智能化
随着人工智能和物联网技术的快速发 展，真空测量技术正朝着智能化方向 发展，实现自动检测、远程监控和数 据分析等功能。
真空测量技术的重要性
真空测量技术在科学研究、工业生产和高端制造等 领域具有广泛的应用价值。例如，在电子、光学、 航空航天、核能和半导体制造等领域，真空测量技 术是保证产品质量和性能的关键手段。
真空知识及漏率及检漏培训(CSG)教材
真空泵
•*真空泵是用以产生、改善和维持真空的装置。按其工作原理，基本 上分为气体传输泵和气体捕集泵两种类型。 •由于真空应用部门所涉及的工作压强范围很宽，因此任何一种类型 的真空泵都不可能完全适用，只有根据不同的工作压强范围和不同的 工作要求，使用不同类型的真空泵。 •1) 真空泵的抽气速率（体积流率）------当泵装有标准实验罩并按 规定条件工作时，从实验罩流过的气体流量与在实验罩上指定位置测 得的平衡压强之比。S=Q/p. (m3/h, l/s) P1V1/T1=P2V2/T2 (设 T1=T2，则P1/P2=V2/V1) •2) 真空泵的 抽气量----流经泵入口的气体流量。（Pa.l/s） •3) 真空泵的极限压强----泵装有标准实验罩并按规定条件工作，在 不引入气体.正常工作的情况下趋向稳定的最低压强。抽速为零时的 压强
真空知识及漏率检查培训
CSG 2015.06 SHENZHEN
真空：什么是真空？
•真空 - 从字面上解释, 就是把一定空间内的空气全部抽 空，然而，至今为止，没有人能成功地做到这一点。根据 科学试验得出结论，最高真空也就在 10-14 torr 范围内。 这个结论是由美国纽约的一家名叫 IBM Thomas J. Watson 的研究中心，于 1976 年 10 月，在一个温度降 至华氏负269度的系统中得出的。甚至在如此低的压力环 境下，每平方厘米仍然存在成千上万的分子，同时，也测 量出空气的存在。因此，真空的定义是指低于大气压的稀 簿气体状态，通常用760 mmHg 或 1013 mbar 表示。 1958年美国真空协会定义：如果一个立方厘米内的气体分 子个数少于2.5x1019。该状态称之为“真空”。 •一个在给定的空间内的气体状态低于一个大气压就称之 为“真空”
培训系列之真空工程理论基础(PPT 150页)
压强: Torr Pa bar mmHg mmH 2O
1atm 760mmHg 760Torr 1atm 1.01325 105 pa
1Torr 133.322Pa (1Pa 7.5 103Torr)
1bar 105 Pa
1mmHg 13.6mmH2O 9.8Pa
1atm 1bar 1Torr 1mmHg 1mmH 2o 1Pa
V0 V0,mol
R 8.31Jmol 1K 1 k 1.38 1023 JK 1
▪ 2.1.2 理想气体状态方程
1.01325 105 Pa M 22.4 103 m3 / mol
PV P1V1 P0V0
T
T1
T0
273K
8.31Jmol 1K 1 M R M
20
Hale Waihona Puke 所以 PV M RT mN RT N R T NkT
11
▪ 1.3 真空技术的应用领域
▪ 真空在输运、吸引、起吊及真空造型等设备中的应用
真空输运、吸引、起吊设备具有结构简单，易于操作、维护、 运输，起吊吸引过程中无振动，生产效率高，运送易损坏物 件安全可靠，对环境无污染等特点。
吸鱼、粮食、面粉、煤粉、烟草、水泥、泥浆、纸浆、粉状 矿物的输运
水泥地板、机场及公路水泥道路的快速吸干
5
▪ 1.2 真空区域的划分及其物理特性(应用)
105 Pa 102 Pa 101 Pa 106 Pa 109 Pa 1014 Pa
1）低真空（ 105 102 Pa）
n稠密，和正常情况下无太大差别，气体分子仍以杂乱无 章的热运动为主，气体分子间的相互碰撞还十分频繁，很 难实现带电粒子的定向运动，气体流动属粘滞流态。
第四章 真空度的测量
第四章真空度的测量 (2)4.1 U型真空计 (2)4.1.1 开式U型真空计 (2)4.1.2 闭式U型真空计 (3)4.2 压缩真空计（麦克劳真空计） (4)4.2.1 工作原理 (4)4.2.2 压缩真空计的刻度 (5)4.3 热传导真空计 (6)4.3.1 热传导真空计的工作原理 (6)4.3.2 电阻真空计（皮拉尼真空计） (6)4.3.3 热偶真空计 (7)4.4 普通型热阴极电离真空计 (8)4.4.1 基本结构及工作原理 (9)4.4.2 电离计的电源 (10)4.4.3 影响电离计灵敏度的因素（以DL-2电离真空计为例） (10)4.4.4 电离真空计的标定 (11)4.4.5 电离真空计的测量范围 (12)4.4.6 电离真空计的实际应用 (14)4.5 超高真空热阴极电离真空计 (14)4.5.1 B-A规的结构及工作原理 (14)4.5.2 B-A真空计的运用 (15)4.5.3 其他超高真空电离真空计 (16)4.5.4 裸规效应 (17)4.5.5 超高真空电离计的电源 (18)4.6 低真空热阴极电离真空计 (18)4.6.1 改进措施 (18)4.6.2 规管结构 (18)4.7 冷阴极电离真空计 (19)4.7.1 放电管真空指示器 (19)4.7.2 磁控放电真空计 (21)4.8 相对真空计的校准 (22)4.8.1 静态校准法 (23)4.8.2 动态校计法 (23)4.9 小结 (24)第四章真空度的测量在上一章里介绍了各种真空泵，它们的作用是对真空系统（器件）进行抽气，而达到一定的真空度。
那么真空度究竟有多高（即压强的数值）？必须采用各种仪器直接或间接地测量真空度的高低，也就是压强的高低，即压强越高，真空度越低；压强越低，真空度越高。
真空计的种类较多，根据其工作原理可分为绝对真空计和相对真空计；前者是直接测量压强高低的真空计，如U型真空计、压缩式真空计，后者不能直接测量压强的数直，而只能测量与压强有关的物理量，再与绝对真空计相比较进行标定的真空计，如热传导真空计、电离真空计等。
第1章 真空技术基础ppt课件
式中：n — 分子密度 (个/m3)； k — 玻尔兹曼常数，1.38×10-23 J/K；
P — 气体压强 (Pa)；
T — 气体温度 (K)；
V — 气体体积 (m3)；
m — 气体质量 (kg)；
M — 气体分子量 (kg/mol)； R — 普适气体常数，R = NA·k = 8.314 J/mol·K； NA — Avogadro常数，6.02×1023 个/mol；
1.333×10-3
(1.013×105/760) (1.013/760)
atm
1.316×10-3
(1/760)
PSI 1.9337×10-2
7.501×10-3
(760/1.013×105)
7.501×102
105
10-5
9.869×10-6 1.4504×10-4
(1/1.013×105)
9.869×10-1 1.4504×101
P nkT n P Avogadro定律：
kT
一定温度、压力下，各种气体单位体积内含有的分子数相同。
4）气体分子的自由程（）：每个气体分子在与其它气体分子连续2次碰撞之间运动经历的路程。
平均自由程（ ）：气体分子自由程的统计平均值。
1 kT 2π 2n 2π 2P
表明：
1） 与P成反比，而与 T 成正比；
国际单位制（MKS制，即SI制） 1 Pa＝1 N / m2
主要单位制
厘米克秒制（CGS 制） 1 bar＝106
英制（FPS制） 1
PSI ＝1
lbf
/ in
2
dyne/cm 2
毫末汞柱制（mmHg 制）1 torr＝1 mmHg ＝1/ 760 atm
真空计培训资料(PDF 62页)
培训目的： 了解常用规管的工作原理 知道如何选择合适的规管 真空规管的故障诊断 真空规管的清洗维护 真空规管的调整校准 备件订购
2
内容 皮拉尼规 (PSG and PCG) 熱电离规 (BPG400, BCG450, HPG400) 冷电离规 (PEG) 显示器（VGC40X）
解决方法
输出信号小于0.2 V 或 电源没有接入规管或 1)关机再开机
一直小于0.29V
接触不良
2)检查连线及电源
输出5X10-4 mbar 或1.55V 4 放气至大气压,等2分钟; 5 调整电位器Atm ,使规管输
出1X10+3 mbar 或10.00V
12
皮拉尼规 PSG ---维修
常见故障:
1 输出信号< 0.5V 可能原因: 无电源 需要调整 灯丝故障
2 真空测量不准确 可能原因: 零点漂移,需调整 灯丝污染,需清洗
3
皮拉尼规 PSG
皮拉尼规型号： PSG400/S PSG050 PSG500 PSG100/101 PCG400（复合规）
3
皮拉尼规管工作原理 皮拉尼: 热丝的能量损失与热丝周围的气体浓度及气 体成分成比例关系.
5
皮拉尼规管工作原理
Heat transport through the gas:
3 其它故障或无法解决,请与维修部门联系
13
PSG: 灯丝检查
检查灯丝阻值
PSG400 (2 wires)
51 Ohm +/- 5%
51 Ohm +/- 5%
PSG100/101 (1 wire)
PSG100: 87 Ohm +/- 5%
PSG101: 50 Ohm +/- 5%
ZSE40AF数字真空压力表培训资料
ZSE40AF数字真空压力表培训资料自动线培训资料数字式压力开关（ZSE40AF-C4-R）产品各部分名称及功能·各部分名称动作指示灯(橙)：显示开关的动作状况。
LCD 显示：现在的压力状态、设定模式的状态、错误码的显示。
通常可以是红色或绿色的单色显示，也可以根据输出的动作由绿色变成红色，或者由红色变成绿色、共4 种显示方法可以选择。
键(UP)：增加模式以及ON/OFF 的设定值。
转换到峰值显示模式时使用。
键(DOWN)：减少模式以及ON/OFF 的设定值。
转换到谷值显示模式时使用。
键(SET)：各模式的变更以及设定值的确定时使用。
型号的介绍管的安装方式开关的大气开放口有可能附着水和灰尘的情况下，请使用另配的管插入大气开放口内直至底部，另一端连接无水和灰尘的安全场所。
自动线培训资料压力设定测定模式：是指接通电源后，检测出压力后进行显示以及开关动作的状态。
是根据目的变更设定，以及可以向其他功能的设定模式转移的基本模式。
<操作方法>?迟滞模式? ①测定模式时按一次键。
②[P_1]或[n_1]和设定值交互显示。
③按按或键、变更设定值。
可以减小设定值。
键可以增大设定值、键●按一次键设定值可以增大，如果连续按可以连续增大。
自动线培训资料●按一次键设定值可以减小，如果连续按可以连续减小。
④按键后，OUT1的设定完成。
在显示[P_2]或[n_2]的情况下，请按相同方法进行OUT2的设定。
窗口比较模式，在设定的压力范围(从P1L到P1H之间)内开关为ON。
使用与上述相同的设定方法进行P1L(开关动作点下限)和P1H(开关动作点上限)的设定。
(选择反转输出时，则是n1L和n1H。
)功能设定·功能选择模式在测定模式下如果按键2秒以上将显示[F 0]。
这里表示的[F□□]、是指各个功能的设定变更模式。
功能选择模式时如果按键2秒以上即回到测定模式。
※：根据型号，有些功能没有。
真空技术(vacuum technique)教材
真空系统
真空系统概念
• 真空系统是由真空泵、真空计、真空阀门、冷阱及真空 管道等组合而成的，是具有所需抽气功能的装置。
真空系统
真空系统应满足下列基本要求：
• 1、应能达到一定的极限真空和工作真空。 极限真空是指系统无漏气时所能达到的最低压强，它是 真空系统的一个重要性能指标。一般说来，极限压强越 低的真空系统越好。工作真空是进行某种工艺过程时所 能维持的真空。在工艺处理过程中，往往要放出大量的 气体，因此工作真空低于系统的极限真空。
真空系统
真空系统应满足下列基本要求：
• 2、有较大的有效抽速 • 3、具有适宜的气氛 • 4、此外，真空系统还要求结构简单、牢靠、操作维修方 便、价格便宜等。
真空系统
真空系统的材料
• 真空系统所用的材料，大致可分为结构材料和辅助材料 两类。结构材料是构成真空系统主体的材料，它将真空 与大气隔开，承受着大气的压力，一般是金属和玻璃。 辅助材料通常是指弹性体、绝缘体和真空油脂等。
真空系统
真空阀门
• 真空阀门是一种用来改变气流方向或控制流量大小的部 件，在真空系统中起着重要作用。
真空系统
真空阱
• 真空阱可分为机械阱、吸附阱和液氮冷阱，在低真空、 高真空系统中都可应用。在低真空系统中主要用来阻挡 和吸附来自机械泵的油蒸汽，防止油蒸汽污染真空系统； 在高真空和超高真空系统常将真空阱置于扩散泵入口的 上方用来吸附和阻挡扩散泵的油蒸汽返流到真空容器， 同时也吸附真空系统中的水和其它物质的蒸汽，以获得 所需要的清洁真空。冷阱是利用低温壁来捕集油蒸汽和 其它蒸汽，其效果取决于冷阱结构和冷剂的温度，温度 越低效果越好。
真空系统
操作注意事项
• 操作中需要尽可能避免或减少油蒸汽的污染，使真空系 统经常处于清洁、良好的状态，严格操作规程，防止故 障发生。 • （1）泵工作液的选择 • （2）设计机构的考虑 • （3）定期维护吸附阱 • （4）控制预抽压强减少机械泵油蒸汽的返流 • （5）气体净化 • （6）供给冷阱液时呀把气阀打开，放出温度较高的气体 以防冷阱温升，释放出已吸附的蒸汽物质。 • （7）定期检查机械泵油的油位，防止油量不足而降低泵 的性能 。 • （8）停机后要对机械泵放气，防止回油。
PECVD培训教材
热偶规计 4*102计 1*10-1~1*105
薄膜规 管
薄膜规计 1*103~1、 1*102~1*10-1
3.8、射频电源与匹配器主要作用： 输出功率通过连接线将功率加在电极板上，使气体离 子化，电源的输出功率是影响电池电性参数关键因素之一。 3.9、工件架主要作用： 为导电玻璃提供一个夹具，工件架是影响电池电性参 数关键因素之一。 3.10、PLC主要作用： 是数据信号转化模拟信号，模拟信号转化数据信号的 中心枢纽。 3.11、变通导阀主要作用： 控制与调节工艺过程当中的沉积压力，沉积压力是影 响电池电性参数关键因素之一。
PECVD工 作基本原理和控制要 求
主讲人：蔡剑华
一、用途 二、工作原理 三、设备结构 四、操作方法 五、操作注意事项 六、日常保养注意点
一、PECVD的用途：
是在镀特殊材料和特殊表面镀膜。目前使用的衬底 为导电玻璃（TCO）。
二、PECVD的工作原理：
在真空压力下，加在电极板上的射频电场，使 反应室气体发生辉光放电，在辉光发电区域产生大 量的电子。这些电子在电场的作用下获得充足的能 量，其本身温度很高，它与气体分子相碰撞，使气 体分子活化。它们吸附在衬底上，并发生化学反应 生成介质膜，副产物从衬底上解吸，随主气流由真 空泵抽走。
气体分子从某一假想平面通过时，沿该平面的正法线方向的动 量改变率，除以该平面面积或气体分子作用于其容器壁表面上 压力（压强）p 的力的法向分量，除以该表面面积。注：“压力”这一术语只 适用于气体处于静止状态的压力或稳定流动时的静态压力。 帕斯卡Pa 托Torr 国际单位制压力单位，1Pa=1N/m2 压力单位，1Torr=1/760atm
换算关系如下： 换算关系如下：1 Pa = 1 N/m² 1atm=101325Pa=0.1MPa=760Torr≈14.696 Psi 1bar＝100000Pa≈750Torr≈14.5 Psi
真空计原理优秀资料PPT
量測範圍 10E-1~10E-12torr
工作原理:電子由陰極熱燈絲產生,被加速 衝撞氣體分子,並將氣體分子離子化,正離 子被負極所吸往,造成離子流,經由電阻造 成電壓差,將其刻畫成刻度即為壓力
集極
柵極
陰極
X ray 效應
傳統的離子式真空計,當陰極放射出電子 衝擊到柵極時,會放射出 x ray ,放射出的 的 ｘray 有一部分被集極所吸收而產生 光電子,光電子帶負電,當離開集極向柵極 移動時,相當於帶正電的離子流向集極,造 成壓力上升的誤差, 這就稱之 x ray 效應。
電橋不平衡,表頭就會有電壓指示,將其刻化成壓力之刻度指示真空度
使用範圍 1atm~0.
工作原理:利用高壓氣體輝光放電的 使用範圍 1atm~0.
量測範圍 1 atm~1torr 壓力大小----由放電形狀判定
現象以作真空系統真空度之指示 能量轉移(熱導) 派藍尼
工作原理:使用銅鈹合金,一端維持著密封參考真空度,另一端接真空系統,當真空系統壓力改變時,膜片產生偏折,帶動指針指示真空度 工作原理:利用高壓氣體輝光放電的現象以作真空系統真空度之指示
真空系統
參考真空度
4.波爾登管
量測範圍 1 atm~1torr 工作原理:波爾登真空計一端接真空系統, 一端彎成橢圓形,並封閉起來,當真空度變 化時波爾登管會產生彎曲,帶動齒輪偏轉, 來指示真空度
特性:堅固耐用,但指示粗略 指示值不隨氣體種類及成份而改
變
可量測大於一大氣壓以上
5.熱電偶真計
使用範圍 1atm~10E-3torr
的 光
電
放射電子
X ray
子Leabharlann BA式離子真空計改良式的離子真空計,將集極的面積縮小,因此 在集極產生 x ray 的可能性小,且 x ray 在外圍 管壁所產生的光電子,也會因為集極與管壁間之 相對電壓關係,而不易到達集極。
2-第一章-真空技术基础1
va
M
3.14 28g / mol
4.7 104 cm / s
1 4
nva
1 4
2.46 1019
4.7 104
3.2 1023分子 / cm2
s
固体原子密度： n 5 9 1023原子 / cm3
单原子层原子面密度：
1ML
2
(N) 3
1015原子 /
cm2
第14页，共58页。
稀薄气体的基本性质
属于气体捕获泵，即通过各种吸气材料 特有的吸气作用将被抽气体吸除，以达 到所需真空。 不需要油作为介质，又称为无油泵
第21页，共58页。
1.3 真空的获得
☞ 真空度与真空泵
• Ultimate Pressure
– Low Vacuum (Rough) Pumps
• Rotary Vane Pumps • Sorption Pumps – High Vacuum Pumps • Diffusion Pumps • Turbo Molecular Pumps
第18页，共58页。
稀薄气体的基本性质
真空度对薄膜质量的影响
考虑自由程：
0.667
P
P=10-4Pa时， P=10-3Pa时，
6670cm 66.7m 667cm 6.67m
薄膜技术中最常用的真空度为10-4Pa，自由程大约是66米。即 使再差， 10-3Pa，自由程大约是6.6米。
• Turbo Molecular Pumps • Ion Pumps • Titanium Sublimation
Pumps
第22页，共58页。
1.3 真空的获得－抽真空
极限真空（极限压强Pu）和抽气速率
真空测量技术基础培训系列
p = ρgh 式中 p —— 待测压力
h —— 两液面高度 差
ρ—— 工作液密度 g —— 重力加速度
图2 闭式U型管真空计
2.2 弹性元件真空计
利用弹性元件在压差作用下产生弹性 变形的原理制成，一般用于粗真空（102 ～105Pa）的测量。根据变形弹性元件分 类，这类真空计通常有弹簧管式、膜盒式 和膜片式，其结构如图3所示
图3 弹性元件真空表结构示意图
弹性元件真空表的主要特点如下： 测量结果是全压力。 测量过程中，仪表的吸气和放气很小。 测量精度较高。 反应速度较快。 结构牢固。 是绝对真空计，0.5级以上的表可作为标
准表 。
2.3 压缩式真空计
压缩式真空计是对U型管真空计的重 大改进，它是依据理想气体的波义耳定律 制成的。由于它首先是由麦克劳提出的， 故此种真空计又称为麦克劳真空计(简称 麦氏计)。
A.压缩式真空计：其原理是在U型管的基础上再应 用波义耳定律，即将一定量待测压力的气体，经 过等温压缩使之压力增加，以便用U型管真空计 测量，然后用体积和压力的关系计算被测压力。
B.热传导真空计：利用低压下气体热传导与压力 有关这一原理制成。常用的有电阻真空计和热偶 真空计。
C.热辐射真空计：利用低压下气体热辐射与压力 有关原理。
2．1 U型管真空计
结构最简单的测量压力的仪器，它通常是用 玻璃管制成，其工作液体有多种，通常为水银。 管的一端与待测压力的真空容器相连，另一端是 封死的或开口与大气相通，以U型管两瑞的液面 差来指示真空度。U型管真空计的测量范围为 105～10Pa。它是一种绝对真空计。
（1）开式U型管真空计：将U型管内充入适量的工 作液(如水银)，一端开口接大气(即环境大气压 p0)，另一端与被测真空系统相连接(待测压力p) ，如图1所示。
真空机组培训资料
真空机组培训资料1.真空度:处于真空状态下的气体稀薄程度,通常用真空度表示；真空度=(大气压强—绝对压强）真空表量程为:0MPa—— -0.1MPa绝对压力=大气压力+表压（表盘测量）,如离心水泵出口压力表显示为0.3MPa,则表压为0.3MPa,绝对压力为0.4MPa；真空度=大气压力-绝对压力,真空表显示值为负,通常所说抽真空达到94%,是指真空度为0.94个标准大气压。
2.气压与温度、沸点关系:气压越大,温度越高；反之,温度越低。
（例:抽极限真空时,回流液罐下部结水珠层。
）气压越大,沸点越高；反之,沸点越低（高压锅、高原作用）。
3.真空机组PU1真空机组:水环泵（2BV6161)+罗茨泵八万吨真空机组:水环泵（2SK-12)+次级泵+主级泵老中间体真空机组:水环泵（2BV5161、2BV5131)+罗茨泵；水环泵(2BV5161、2SK-12)+次级泵+主级泵浆料真空机组:水环泵2BV6111中间体:旋片式真空泵2X-154．真空机组的使用罗茨泵不能单独使用,使用需配前级泵,否则,会导致罗茨泵过载过热而损坏。
原因:罗茨泵最大优点是在较低入口压强下具有较高的抽气速率,要求入口压力在13.3KPa（真空度88）以下；罗茨泵是一种无内压缩的真空泵,通常压缩比很低,罗茨泵不允许高压差下工作,最大允许压差为4.5KPa。
5.真空机组管路流程✓八万吨: 粉尘泵横冷回流罐竖冷真空机组✓老中间体: 粉尘泵反应釜分缩器横冷回流罐竖冷缓冲罐组分缩器下端开旁通到横冷,其中K-1至K-3,K-5至K-9不带旁通,K-4为筛板塔取代分缩器,K-11至K-18带旁通。
✓PU1:反应釜缓冲罐真空机组（主级泵进气管路开旁通到水环泵）问题探讨:✓老中间体、PU1均设置了缓冲罐,八万吨为什么没设置缓冲罐？答:原先老中间体车间,罗茨泵与液环泵之间设有浮球式单向阀,考虑到抽完真空后,系统管道内存在较大负压,加上浮球单向阀本身球面与密封圈密封性一般,可能致使液环泵中的水被倒吸入罗茨泵转子腔中,进而倒吸到冷凝器,最后到反应釜,所以加设缓冲罐,一方面是为了对抽出的部分物料或大分子颗粒进一步沉积,另一方面是用以储存由于负压作用倒吸的水。
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9
皮拉尼规 PSG ---维护 1. 清洗规管
1
220ຫໍສະໝຸດ BPG400: 测量2.4x10-2 mbar ~~1000 mbar 皮拉尼工作 5.5x10-3 mbar ~~2.4x10-2 mbar 熱电离规与皮拉尼规共
同工作
5.5x10-3 mbar 以下熱电离规工作，皮拉尼保护 3.2x10-2 mbar 熱电离灯丝因保护关闭
23
复合规BPG------维护 满量程调整处
25
BPG400: 维护
除气
除气只能在压力低于 7.2E-6 mbar 以下进行 除气主要目的是清除灯丝污染 除气时收集极温度700度,除气功率4W,16mA 除气时显示值偏大 除气3分钟自动结束 除气可通过接口，或由连接的显示仪表激活
26
复合规BPG------常见故障
故障信息
可能原因
电气连接口
FCC68 接线: 针1 电源14~32 V 针2 电源地 针3 测量信号输出 针5 信号地 针6,8 触点输出
7
皮拉尼规 PSG ---信号输出
1 输出电压范围:0-10.0V； 2 测量信号范围：1.9-10.0V； 3 灯丝故障：<0.5V； 4 输出电压与压力的关系式:(对数输出 1.286V/量级)
清洗步骤: 1 移开灯丝部分的挡板 2 加入酒精,浸泡5 分钟 3 倒出酒精,放至干燥 4 安装挡板 5 连接开机调整零点
灯丝部分可清洗
10
皮拉尼规 PSG ---维护 规管调整
调满 量程 Atm
调零 HV
调整方法: 1 安装规管成正常使用状态 2 排空至压力<10-4 mbar 3 调整电位器HV ,使规管
调满量程
1 大气压下规管通电至 少10分钟 2 用工具插入<FULL SCALE>,按 下至少5秒 种 3 规管自动完成调整
1
24
2
复合规BPG------维护
皮拉尼零点调整
原理上讲，当压力低于1E-3mbar时，规管自动调整零点，调整值每六小时自动存储。
调零点
1 在压力《1x10-4mbar下规管 通电至少10分钟 2 用工具插入<FULL SCALE>,按 下至少2秒种 3 规管2分钟后自动完成调整
7
20
BPG400: 电气连接
注意：第五脚必须与屏蔽壳连接与地连接
21
复合规BPG------信号输出
1 输出电压范围:0-10V； 2 测量信号输出范围0.774—10V； 3 输出0.3V=热阴极故障 4 输出0.5V= 皮拉尼故障 5 输出电压与压力的关系式:(对数输出)
P= 10 (U-7.75)/0.75+C P:实际压力; U :输出电压; C:常数 mbar :0 pa: 2 Torr : -0.125 例如:BPG的输出信号为4.00 V, 那么实际压力为P= 10 (4-0)/0.75+0 =1x10-5 mbar
带中心环的O-圈
带中心环及过滤网的O-圈
14
PSG: 备件
15
电离- 皮拉尼复合规
复合规型号：
BPG400（B-A 规+皮拉尼 ）
HPG400 （热规+皮拉尼）
BCG450 （热规+皮拉尼+ 薄膜规）
BPG402 (开发中）
16
3
熱电离规原理
Richardson 效应: 高温灯丝发射电子，高能量电子撞击气体分子 使其电离，离子流的大小与气体压力成比例关系.
3 其它故障或无法解决,请与维修部门联系
13
PSG: 灯丝检查
检查灯丝阻值
PSG400 (2 wires)
51 Ohm +/- 5%
51 Ohm +/- 5%
PSG100/101 (1 wire)
PSG100: 87 Ohm +/- 5%
PSG101: 50 Ohm +/- 5%
13
PSG: 污染防护
3
皮拉尼规 PSG
皮拉尼规型号： PSG400/S PSG050 PSG500 PSG100/101 PCG400（复合规）
3
皮拉尼规管工作原理 皮拉尼: 热丝的能量损失与热丝周围的气体浓度及气 体成分成比例关系.
5
皮拉尼规管工作原理
Heat transport through the gas:
HeaPtrtersasnusrep-odretptehnrdoeungth(Htohwe mgaasn:y) GPraess-tsyupere-d-depeepnednednetn(sti(zHe)ow many)
6
皮拉尼规管工作原理
气体的热传导，与下列提条件有关: 气体类型 压力大小
7
皮拉尼规 PSG ---电气连接
输出5X10-4 mbar 或1.55V 4 放气至大气压,等2分钟; 5 调整电位器Atm ,使规管输
出1X10+3 mbar 或10.00V
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皮拉尼规 PSG ---维修
常见故障:
1 输出信号< 0.5V 可能原因: 无电源 需要调整 灯丝故障
2 真空测量不准确 可能原因: 零点漂移,需调整 灯丝污染,需清洗
真空测量仪器培训
培训目的： 了解常用规管的工作原理 知道如何选择合适的规管 真空规管的故障诊断 真空规管的清洗维护 真空规管的调整校准 备件订购
2
内容 皮拉尼规 (PSG and PCG) 熱电离规 (BPG400, BCG450, HPG400) 冷电离规 (PEG) 显示器（VGC40X）
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电离原理
电子撞击气体分子，气体分子的一个或多个电子被撞击出去，形 成带正电的离子
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BPG & BCG 规管
阳极 离子收集极 阴极
薄膜规
双皮拉尼
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复合规BPG------电气连接
D-Sub 电气连接口
电气连接： 针2 测量信号输出 针5 电源地 针7 除气 针8 24V电源 针11 18~26V电源 针12 信号地 针13 RS232C TXD 针14 RS232C RXD 针15 接外壳接地
解决方法
输出信号小于0.2 V 或 电源没有接入规管或 1)关机再开机
一直小于0.29V
接触不良
2)检查连线及电源