4.Проектировочный расчёт системы откачки Расчёт геометрических параметров камеры

Объём цилиндрической рабочей камеры V=50л=0.05м³ (согласно условию).

м³.

Диаметр камеры D=0.4 м. и высота камеры h=0.4 м - выбираются из рекомендованного стандартного ряда.

Площадь поверхности камеры определим как сумму площади цилиндрической поверхности, дна и крышки:

м².

Расчёт потока газовыделения со стенок камеры

Поток газовыделения рассчитаем по следующей формуле:

q – удельный поток газовыделения с поверхности;

A – площадь внутренней поверхности камеры;

g_mi, g_Fi- удельное содержание газа в растворённом (внутри материала конструкции) или сорбированном (на поверхностях, обращенных в вакуум) состоянии для прогреваемых элемен-тов, соответственно, м³Па^.кг^-1 или м³Па^.м^-2;

Q_н – поток натекания через щели, уплотнения и пр. В данном расчёте Q_н=5*10^-12 м³Па/с и в дальнейшем не учитывается.

- для стали 12Х18Н10Т q₁=2,7*10^-6 м³Па/м²с;

- для стекла g₂=0.5 м³Па/м²;

- для кремния g₃=4*10^-6 м³Па/м²с при Т=523 К.

Время обезгаживания для установки литографии примем t_об=2ч.=7200 с.

Площадь стекла условно примем А_ст=0.09 м².

Площадь подложки (при d=100 мм) А_п=7.85*10^-3 м².

Для рабочей камеры вакуумной системы УЭЛ:

Выбор насоса окончательной откачки

Для выбора насоса рассчитаем примерное требуемое значение быстроты действия насоса окончательной откачки:

Определение типоразмера насоса окончательной откачки заключается в выборе по спра-вочнику (или из табл.7) такой марки насоса требуемого типа, который обеспечивает

S_Н - быстрота действия насоса (выбранного типоразмера), м³ с^-1.

S₀ - требуемая быстрота откачки, м³ с^-1.

U - проводимость трубопровода окончательной откачки реципиента, м³с^-1.

Поскольку на этом этапе расчета трубопровод также еще не выбран, то вначале может быть расчитано ориентировочное соотношение для определения проводимости трубопровода:

Для окончательной откачки рабочей камеры выбираем магниторазрядный насос Varian VacIon Plus 40 (рис. 5). Насос компактен, имеет достаточно малый вес, может работать при любых пространственных положениях. Насос выбирался из условия необходимой скорости откачки и отсутствия вибрации.

Рис. 5. Магниторазрядный насос Varian VacIon Plus 40.

Характеристики насоса:

- быстрота действия - S_H=0.034 м³с^-1

- предельное давление Р^'_н=1*10^-9 Па;

- рабочее давление 5 - 10^-9 Па;

- условный диаметр входного патрубка Д_у=35 мм. (2 ¾ `` CFF);

- максимальная температура 350°С.

Выбор насоса предварительной откачки

Для выбора насоса рассчитаем примерное требуемое значение быстроты действия насоса предварительной откачки:

где Р_в=5 Па – максимальное рабочее давление высоковакуумного насоса.

Для предварительной откачки рабочей камеры выбираем сухой спиральный насос Varian PTS-300 (рис. 6).Конструкция насоса обеспечивает высокие рабочие характеристики: низкое базовое давление, высокая скорость откачки. Данная конструкция увеличивает период между техническим обслуживанием. Насос имеют компактный размер. Для работы в агрессивных средах или с высокой влажностью можно установить систему продувки, которая защищает подшипники насоса от коррозии. Насос обеспечивает безмасляный вакуум без дополнительной установки ловушек.

Рис. 6. Сухой спиральный насос Varian PTS-300.

Характеристики насоса:

- быстрота действия – S_н=0.0035 м³/с;

- предельное давление Р^'_н=1.3 Па;

- условный диаметр входного патрубка Д_у=25 мм (ISO-KF 25 NW) ;

- рабочее давление 10⁵ – 1 Па.