全无油抽气系统,溅射离子泵是最常见一种,它与前面介绍的几种抽气系统最
大的区别是除了粗抽阶段之外,正常运转期间,被抽气体没有排到大气中去,而是  贮存在泵内的钛膜中。操作简便、无振动噪声、无重碳氢化合物污染,若粗抽时采  用吸附泵或无油机械泵,不存在粗抽泵的污染问题,工作时无需前级泵,在超高真  空条件下甚至不需要夜间值班人员就能长期连续运转,因而广泛用于洁净的小型超  高真空装置中。它的主要问题是抽气容量问题,由于气体是以吸附在钛膜内方式  理论上泵的寿命与工作压力成反比,因此它的长期工作压力越低,寿命越长,工作  在102Pa的寿命是10-4Pa的寿命的百分之一。其次是泵的磁场问题,需要用于  对磁场有限制的场所,就需要对其磁场进行屏蔽  图5-24所示为用于表面研究的溅射离子泵吸附泵组成的无油超高真空系统  为了弥补溅射离子泵的抽速小、容量有限的缺点,采用溅射离子泵与钛升华泵组成  抽气机组。主泵是钛升华泵,吸气面用液氮冷却,钛升华泵可直接装在真空室内  也可以像图中所示的将钛升华泵与溅射离子泵并联(或串联)在一起。真空室1  不锈钢制成,直径450mm,高700mm,容积100L,法兰采用铜垫圈密封,粗抽  三个分子筛泵及无油机械泵。系统用无油机械泵从大气抽到10~100Pa,然后启  分子筛吸附泵预抽,这种方法比较经济,并且能够极大地缩短预抽时间。也可以  用分子筛泵直接从大气预抽,但是需要更大容量的吸附泵,还需要采用二级或三  吸附抽气。二级吸附抽气方法是先用一级从大气粗抽到100Pa,关闭一级吸附  再用二级泵抽到0.4~0.2Pa。三级吸附抽气是第一级抽到3000~5000Pa,第二
抽到15Pa,第三级抽到0.1Pa。通常当真空室达到时5×10-1Pa就可以关闭分子  筛吸附泵启动钛升华泵,当真空室压力降低到5×10-2Pa时就可以启动溅射离子  泵。当接通溅射离子泵电源时,由于泵内钛阴极板受到离子轰击出气,系统压力会  升高,此时用钛升华泵和分子筛吸附泵继续抽气,直到压力降低到5×10-2Pa。如  果气量较大,短时间不能降低到溅射离子泵正常工作的启动压力,为了防止离子泵  过热,就需要关掉溅射离子泵,等到压力降低以后再次反复接通和关闭溅射离子泵  电源(每次约5min),直到离子泵的电压降低到2000V左右,才可以关掉分子筛  和钛升华泵,让溅射离子泵正常运转。  在钛泵工作期间,可根据气体流量采用连续蒸发或断续蒸发,一般说来,高压  力下需要连续蒸发,低压下可以断续蒸发,随着压力降低,断续蒸发时间间隔可以  不断加长,直至关闭钛泵,让溅射离子泵单独工作。根据工艺流程中的工作压力尽  可能让离子泵工作在超高真空压力下,这样能够大大延长离子泵的使用寿命。  升华钛泵和分子筛吸附泵操作复杂,故障率高,还需要具备液氮条件。粗抽系  统改用无油的干式机械泵(爪式机械泵、碳旋片机械泵)和无油分子泵(气浮或磁  浮分子泵)是解决无油粗抽的最有效途径  图中的真空系统典型的运转数据为:真空室200℃下烘烤3.5h,温度降低到室  温后容器的真空度为10Pa,抽气30h后达到的极限压力小于1×10-8