真空知识培训教材

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1、无锡华润晶芯半导体有限公司WuxiChinaResourcesSemiconductorWafers&ChipsLtd.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：第24页共24页无锡华润晶芯半导体有限公司WuxiChinaResourcesSemiconductorWafers&ChipsLtd.一.基础知识：1.真空及其度量：真空----一般是指

2、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

3、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=750Torr1Pa=7.5mTorr1mbar=750mTorr3.各真空区域的物理特性及应用：低真空：1*105Pa-----1*102Pa=

4、0.75Torr=750mTorr中真空：1*102-----1*10-1Pa=0.75mTorr高真空：1*10-1----1*10-6Pa=7.5mTorr第24页共24页无锡华润晶芯半导体有限公司WuxiChinaResourcesSemiconductorWafers&ChipsLtd.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

5、乱无章的热运动为主，气体分子间的相互碰撞十分频繁。3.2中真空（1*102-----1*10-1Pa）在中真空状态下，由于压强较低，气体分子的密度和常压相比已有很大差别。气体的对流现象完全消失。气体流动也逐渐从粘滞流状态过渡到分子流态，即气体分子的动力学性质更为明显。气体中的带电粒子在电场作用下将会产生定向运动，若与气体分子碰撞使之电离，即发生“气体导电”现象。3.3高真空（1*10-1----1*10-6Pa）高真空时气体分子密度更加降低，分子之间的碰撞次数很少。气体流动状态完全呈现分子流态。空

6、间的任何物体和残余气体分子的化学作用已经接近于零。3.4超高真空（1*10-6---1*10-12Pa）在超高真空区域，气体分子是以在固体表面吸附为主，表面物理化学为决定物理本质的基本规律。1.真空泵性能的表示法：1）极限压力----将真空泵与检测容器相连，放入待测的气体后，进行长时间连续地抽气，当容器内的气体压力不再下降，而维持某以定值时，此压力即为泵的极限压力。Pa2）流量----在真空泵的吸气口处，单位时间内流过的气体量称为泵的流量。流量的单位用压力*体积/时间来表示（PaM3第24页共24

7、页无锡华润晶芯半导体有限公司WuxiChinaResourcesSemiconductorWafers&ChipsLtd./h）。通常泵要给出流量与入口压力的关系曲线。1）抽气速率----在真空泵的吸气口处，单位时间内流过的气体的体积称为泵的抽气速率。2）抽气的概念----若真空容器所有的内表面上无气体的吸附和脱附现象发生，这种抽气过程称作理想状态的抽气过程。容器内气源产生的气体量为ΣQ（Pam3）=Ql+Qd+Qp+Qb+Qr式中：Ql---------漏气量；Qd---------容器内表面吸

8、附气体的脱附量；Qp---------容器内部的扩散或渗透的放气量；Qb--------泵向真空容器的返流气体量；Qr--------真空容器内装配的机构的放器量；为了获得超高真空，烘烤这道工序是必不可少的。因为温度高了，气体分子在表面上滞留时间短了，短时间Q能快速下降。在250-450℃条件下烘烤比不烘烤，压力能够下降3-4个数量级。除掉水蒸气后，残余气体多为金属中溶解的氢气了。容器内压力p不能继续下降的原因是ΣQ引起的。在容器不漏气的情况下，极限压力取决于表面放气率。1.真空泵