真空对应平台指南

“真空对应平台”是使用能够承受真空域的材料、构件,维持高的定位精度和高刚度的通用定位平台。平台本体使用铝合金,导轨部使用不锈钢,螺母、蜗轮部使用磷青铜等金属,并采用对应真空的绝缘材料和润滑材料等。在这些材料的选择、制造工艺上,凝结了本公司在辐射光设施、半导体曝光、航天方面的装置开发中积累起来的技术与经验。此外,检查、包装也在得到充分管理的环境中进行。
除了这里记载的平台外,如果顾客还希望安装编码器、用于超高真空的产品等, 请咨询本公司营业部。

到达压力、残留气体、释放气体速度的计测

接下来阐述当平台插入测试用真空容器时与无平台(背景)时,到达压力的时间变化、残留气体分析、释放气体速度的计测结果。

 

■计测条件
试验平台:MVSA07A-RT
■计测设备
测试用真空容器:(容积:18ℓ)
■真空泵
蜗轮分子泵
(精工精机公司生产,型号:SPT-400 400ℓ/sec)
蜗旋真空泵
(ANEST岩田公司生产,型号:ISP-250B 250ℓ/min)

■真空计
B-A型电离真空计
(ANELVA公司生产,微型真空计 MG-2F、控制器MIG-430)
四重极型质量分析计(ANELVA公司生产,型号:M-100QA-M)
计测条件: 灯丝电流2.5mA、
二次电子倍增管施加电压1400V

 

1、压力随时间的变化

图1  真空到达度(有试验平台与背景)

真空到达度

 

2、使用四重极型质量分析计测量残留气体

用四重极型质量分析计观测气体分子质量m(amu)(amu是atom mass unit的缩写)除以电荷量z(整数)所得的商。
将平台装进真空容器,除了氢、水、碳化物、氮化物等外,还可观测被认为是润滑剂产生的碳氢化合物气体、碳氟气体。这些气体在常温下对压力几乎没有影响,但如果升高温度,蒸发量增加,会产生影响。为了在超高真空下使用,本公司推荐采用碳氢化合物气体、碳氟气体释放量小的固体润滑,平台的主要材料改为能够承受烘烤的材料。

 

试验平台 背景 图2  残留气体分析结果
有试验平台(无烘烤)与背景(150℃下烘烤10小时)
试验平台 背景  

 

3、气体释放速度(节流孔法)

节流孔法

在测试试样腔P1与连通道排气系统的基础腔P2之间设置隔板。隔板上有微小的孔,用于在P1、P2之间产生压力差。测量P1、P2的压力,分析压力差,可获得试样释放气体的速度。实际上真空容器的表面也会发生气体释放和吸附,首先测量空腔状态的数据,作为背景数据。减去背景数据后即可求得试样真正释放气体的速度。

 

 

 

 Q=C{(P1-P2)-ground}(Pa・m3/sec)
(ground: 未装试样时腔的压差)
Q: 释放的气体速度  C: 气传导率  P: 空腔时的压差

在真空内使用时的注意事项

●关于容器排气

在选择和安装真空泵时,请考虑真空容器的容积、内部装置释放的气体量、排气系统的气传导率。此外,从包装中取出平台时,请避免长时间暴露在大气中,尽快设置在真空腔内。

●电机发热的烘烤效果

在真空内与在大气中不同,几乎没有对流引起的热传导。因此,主要因电机产生的热量引发以下现象。
1. 润滑剂蒸发导致真空容器内部退化(压力上升等)
2 .轴承部的烧结
3. 热膨胀造成的影响(由于将热量散发到平台,比在大气中更易受热膨胀的影响)

 

电机励磁、旋转与压力上升

左图表示将真空对应平台使用的电机插入真空容器中并分析压力变化的结果,如果对电机进行励磁,时隔一定时间后,压力饱和。如果继续使电机旋转,旋转过程中压力急剧上升,但隔一段时间后迅速恢复原来的状态。
通过反复这一过程,压力可逐步变低。

 

 

图3 电机励磁、旋转与压力上升  

 

●如何保持低压力?

1.使用前进行适应性运转,预先释放气体。
2.将停止时的励磁电流控制在必要的最低限度。

 

●如何获得更高的精度?

1. 想办法对电机散热降温,或者在电机与平台间进行隔热;
2.安装线性编码器、旋转编码器,进行反馈控制。
有的平台无法安配隔热材料、编码器。详细情况请咨询本公司营业部。