[發明專利]用于獲取超高真空的真空系統及方法

在審

• 申請號: 202010324159.4
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111394711A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 馬杰;武寄洲;劉文良;李玉清;鄭寧宣;肖連團;賈鎖堂
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C23C14/56
• 分類號: C23C14/56;C23C14/34
• 代理公司: 太原新航路知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14112
• 代理人: 王勇

1.一種用于獲取超高真空的真空系統，其特征在于：包括真空腔（1）、鈦升華泵（2）、角閥（3）、渦輪分子泵（4）、離子規（5）、充氣閥（6）、氮氣源、濺射離子泵（7）、三通管（8）；

其中，真空腔（1）為圓筒形結構；真空腔（1）的頂壁中央開設有一個抽真空接口，該抽真空接口與鈦升華泵（2）連通；真空腔（1）的側壁上部開設有一個抽真空接口，該抽真空接口通過角閥（3）與渦輪分子泵（4）連通；真空腔（1）的側壁上部還開設有一個測量接口，該測量接口與離子規（5）連通；真空腔（1）的側壁中部開設有一個充氣接口，該充氣接口通過充氣閥（6）與氮氣源連通；真空腔（1）的側壁下部開設有一個抽真空接口，該抽真空接口與濺射離子泵（7）連通；真空腔（1）的側壁下部還開設有一個連接口，該連接口與三通管（8）的前端連通；三通管（8）的后端和上端均封閉；真空腔（1）的側壁下部還開設有一個與連接口正對的光學窗口，該光學窗口為石英光學窗口。

2.根據權利要求1所述的用于獲取超高真空的真空系統，其特征在于：真空腔（1）的漏率小于1×10^-12mbar·L/s。

3.根據權利要求1或2所述的用于獲取超高真空的真空系統，其特征在于：所述抽真空接口、測量接口、充氣接口、連接口均為法蘭接口。

4.一種用于獲取超高真空的方法，該方法是基于如權利要求1所述的用于獲取超高真空的真空系統實現的，其特征在于：該方法是采用如下步驟實現的：

步驟一：啟動渦輪分子泵（4），并打開角閥（3）和充氣閥（6），氮氣源將純度為99.9%的氮氣充入真空腔（1）內，充氣氣壓為0.1MPa，真空腔（1）內的H₂、H₂O、CO₂、CO經渦輪分子泵（4）排出；

步驟二：當充氣時長達到5min時，關閉充氣閥（6），渦輪分子泵（4）繼續工作并對真空腔（1）進行抽真空，使得真空腔（1）內的絕對壓強下降至1×10^-4Pa；

步驟三：在真空腔（1）的外側壁纏繞加熱帶，并向加熱帶通入恒定電流，加熱帶對真空腔（1）進行加熱，使得真空腔（1）內的溫度上升至200℃并保持恒定，升溫速度為30℃/h；隨著真空腔（1）內溫度的上升，真空腔（1）內的絕對壓強上升至1×10^-3Pa；然后，恒溫烘烤數天時間，使得真空腔（1）內的絕對壓強回落至1×10^-4Pa；

步驟四：關停渦輪分子泵（4），同時關閉角閥（3）；然后，啟動濺射離子泵（7）對真空腔（1）進行抽真空，使得真空腔（1）內的絕對壓強下降至1×10^-6Pa；

步驟五：逐漸減小加熱帶中的電流，使得真空腔（1）內的溫度下降至室溫，降溫速度為20℃/h；隨著真空腔（1）內溫度的下降，真空腔（1）內的絕對壓強下降至1×10^-9Pa；然后，啟動鈦升華泵（2），濺射離子泵（7）繼續工作，鈦升華泵（2）和濺射離子泵（7）共同對真空腔（1）進行抽真空，由此使得真空腔（1）內的絕對壓強下降至1×10^-9Pa以下，從而獲取超高真空。

5.根據權利要求4所述的用于獲取超高真空的方法，其特征在于：所述步驟二至步驟五中，通過離子規（5）可實時讀取真空腔（1）內的絕對壓強。