[發(fā)明專利]一種獲取極高真空的排氣方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310740247.2
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103742386B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 劉暉;石峰;馮劉;張連東;牛森;王龍;程宏昌;高翔;苗壯;任彬
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業(yè)集團第二一一研究所
• 主分類號: F04B37/14
• 分類號: F04B37/14
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發(fā)明屬于真空科學領域，適用于各種真空行業(yè)。具體涉及一種利用常規(guī)的真空排氣設備進行特殊排氣處理獲取極高真空度（10^-10Pa量級）的排氣方法。

背景技術

自1654年，德國工程師蓋利克利用其發(fā)明的活塞抽氣泵在馬德堡市公開表演著名的馬德堡半球試驗以來，人們不僅對真空有了了解，并開始發(fā)明及改進各種抽氣機。在有效獲得真空的前提下，科學家們陸續(xù)發(fā)明了陰極射線管、真空電子管、X射線管等電真空器件。直至今天，真空技術由于微電子、空間科學、真空電子等行業(yè)學科的需求，仍然處在高速發(fā)展階段。

在真空獲取方面，各真空廠家研制了各種型號的真空泵和真空計等，但對于極高真空度的獲取沒有一個詳細的過程介紹和系統(tǒng)研究。對于極高真空度的獲取手段和方法，尤其是排氣方法沒有介紹。在超高和極高真空測量方面，目前商品化熱陰極真空電離規(guī)的測量下限達到5×10^-11Pa，基本上滿足了客戶對超高和極高真空測量的需求。

目前極高真空方面國內報道很少，主要研究單位有蘭州空間物理研究所/航天510所（真空低溫技術與物理國家級重點實驗室），其“超高/極高真空校準裝置”采用非蒸散型吸氣劑泵(NEGP)和磁懸浮渦輪分子泵抽氣，設備昂貴并且使用不普遍，烘烤工藝采用300℃。極高真空的相關專利只有中國科學院近代物理研究所“真空系統(tǒng)獲得極高真空的烘烤工藝”，申請?zhí)枮?00510075620.2，該發(fā)明涉及獲得系統(tǒng)真空度好于10^-9Pa的烘烤預處理工藝，烘烤溫度220-300℃，發(fā)明沒有涉及從大氣狀態(tài)下排氣方面的工藝及方法，并且烘烤溫度大于220℃，并不適用于對烘烤溫度有要求的真空設備。國外也沒有關于獲取極高真空的排氣方法的詳細報道和文章。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種極高真空排氣方法，利用常規(guī)的排氣手段通過特殊工藝步驟對真空設備進行排氣，獲取10^-10Pa量級的極高真空度環(huán)境。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

第一步，將高純氮氣由真空腔室下方充入并由真空腔室上方排出，充氣氣壓為0.10～0.15Mpa，持續(xù)10分鐘，所述的高純氮氣是指純度為99.99%的氮氣；

第二步，封閉真空腔室，利用干泵由真空腔室下方對真空腔室進行預抽真空；

第三步，待預抽真空至真空壓強不再下降時，停止抽真空，由真空腔室下方充入高純氮氣，直至真空腔室內壓強為1.0×10⁵Pa時停止充入高純氮氣，然后再次進行預抽真空；

第四步，重復第三步的操作兩遍后，利用分子泵由真空腔室下方對真空腔室進行抽真空，直至真空腔室內壓強低于1.0×10^-4Pa；

第五步，打開離子泵和鈦升華泵進行加電運行除氣，待離子泵和鈦升華泵的系統(tǒng)壓強不高于5.0×10^-4Pa時，除氣結束，關閉離子泵和鈦升華泵；

第六步，繼續(xù)利用干泵和分子泵對真空腔室抽真空，同時對真空腔室和離子泵進行加溫除氣，升溫20小時后真空腔室溫度為220℃，離子泵溫度為150℃，然后保溫；

第七步，保溫10小時后，再次打開離子泵和鈦升華泵進行加電運行除氣，當真空腔室內壓強不再上升時關閉離子泵和鈦升華泵；

第八步，再次打開離子泵，待離子泵電壓高于4KV時封閉真空腔室，然后關閉干泵和分子泵，待離子泵電壓穩(wěn)定后，通過離子泵和鈦升華泵對真空腔室進行抽真空；

第九步，繼續(xù)保溫20小時后降至室溫，期間持續(xù)利用離子泵和鈦升華泵組合進行抽真空，鈦升華泵每3小時升華一次；

第十步，真空腔室降至室溫后，關閉鈦升華泵，使用液氮對真空腔室進行冷卻，真空腔室內壓強降至10-10Pa量級。

所述的真空腔室的漏率≤1×10^-12mbar·L/s，離子泵極限真空滿足10-9Pa。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明提供的極高真空排氣方法需要的抽氣泵組都是目前主流的真空泵，對粗抽真空要求不高，任何形式的泵組都可以勝任，主要是對極高真空獲取的離子泵、鈦升華泵和液氮阱有要求，對于需要超高真空、極高真空的設備一般都會配備相似泵組，無需額外添加昂貴設備。同時對輔助氣體只需要高純氮氣氣體，成本低廉。