Ультра жоғары вакуумдық жүйелерде жиі қолданылатын сорғылар

I. Механикалық сорғылар
Механикалық сорғының негізгі қызметі турбомолекулалық сорғыны іске қосу үшін қажетті кезең алдындағы вакуумды қамтамасыз ету болып табылады.Жиі қолданылатын механикалық сорғыларға негізінен құйынды құрғақ сорғылар, диафрагмалық сорғылар және маймен жабылған механикалық сорғылар жатады.
Диафрагмалық сорғылар төмен айдау жылдамдығына ие және әдетте шағын өлшемдерге байланысты шағын молекулалық сорғы қондырғылары үшін қолданылады.
Маймен тығыздалған механикалық сорғы - үлкен айдау жылдамдығымен және жақсы соңғы вакууммен сипатталатын бұрынғы ең көп қолданылатын механикалық сорғы, кемшілігі - майдың қайтарылуының жалпы болуы, ультра жоғары вакуумдық жүйелерде әдетте электромагниттік клапанмен жабдықталуы керек. (мұнайдың қайтарылуынан туындаған кездейсоқ электр қуатының бұзылуын болдырмау үшін) және молекулалық елеуіш (адсорбциялық әсер).
Соңғы жылдары айналдыратын құрғақ сорғы көбірек қолданылады. Артықшылығы пайдалануда қарапайым және майға қайтып оралмайды, тек айдау жылдамдығы мен соңғы вакуум маймен тығыздалған механикалық сорғыларға қарағанда сәл нашар.
Механикалық сорғылар зертханадағы шу мен дірілдің негізгі көзі болып табылады және аз шуыл сорғыны таңдап, оны мүмкіндігінше жабдықтың арасында орналастырған дұрыс, бірақ жұмыс қашықтығы шектеулеріне байланысты соңғысына жиі жету оңай емес.
II.Турбомолекулярлық сорғылар
Турбомолекулярлық сорғылар газдың бағытталған ағынына қол жеткізу үшін жоғары жылдамдықты айналмалы қалақтарға (әдетте минутына шамамен 1000 айналым) сүйенеді.Сорғыдан шығатын қысымның кіріс қысымына қатынасы қысу коэффициенті деп аталады.Сығылу коэффициенті сораптың сатыларының санына, жылдамдығына және газ түріне байланысты, газды сығудың жалпы молекулалық салмағы салыстырмалы түрде жоғары.Турбомолекулярлық сорғының соңғы вакуумы әдетте 10-9-10-10 мбар деп есептеледі және соңғы жылдары молекулалық сорғы технологиясының үздіксіз прогрессімен соңғы вакуум одан әрі жетілдірілді.
Турбомолекулярлық сорғының артықшылықтары тек молекулалық ағын күйінде жүзеге асырылатындықтан (газ молекулаларының орташа еркін диапазоны канал қимасының максималды өлшемінен әлдеқайда үлкен ағын күйі), алдын ала вакуумдық сорғы 1-ден 10-2 Па-ға дейінгі жұмыс қысымымен қажет.Қалақшалардың айналу жылдамдығы жоғары болғандықтан, молекулалық сорғы бөтен заттармен, дірілден, соққыдан, резонанспен немесе газ соққысынан зақымдалуы немесе бұзылуы мүмкін.Жаңадан бастаушылар үшін зақымданудың ең көп тараған себебі - жұмыс қателерінен туындаған газ соққысы.Молекулярлық сорғыға зақым механикалық сорғы тудыратын резонанспен де туындауы мүмкін.Бұл жағдай салыстырмалы түрде сирек кездеседі, бірақ ерекше назар аударуды қажет етеді, өйткені ол жасырын және оңай анықталмайды.

III.Шашыратушы иондық сорғы
Шашыратушы иондық сорғының жұмыс принципі Пеннинг разряды арқылы пайда болған иондарды катодтың титан пластинасын бомбалау үшін жаңа титан пленкасын қалыптастыру, осылайша белсенді газдарды сіңіреді және инертті газдарға белгілі бір көму әсерін береді. .Шашыратушы иондық сорғылардың артықшылығы – жақсы соңғы вакуум, діріл, шу, ластанудың болмауы, жетілген және тұрақты процесс, техникалық қызмет көрсетпеу және бірдей айдау жылдамдығы (инерттік газдарды қоспағанда), олардың құны молекулалық сорғыларға қарағанда әлдеқайда төмен, бұл оларды ультра жоғары вакуумдық жүйелерде өте кеңінен қолдануға мүмкіндік береді.Әдетте шашыратқыш иондық сорғылардың қалыпты жұмыс циклі 10 жылдан асады.
Иондық сорғылар дұрыс жұмыс істеуі үшін әдетте 10-7 мбар-дан жоғары болуы керек (нашар вакуумдарда жұмыс істеу олардың қызмет ету мерзімін айтарлықтай қысқартады) және сондықтан кезең алдындағы жақсы вакуумды қамтамасыз ету үшін молекулалық сорғы жинағын қажет етеді.Негізгі камерада иондық сорғы + TSP және кіріс камерасында шағын молекулалық сорғы қондырғысын пайдалану әдеттегі тәжірибе.Пісіру кезінде қосылған кірістіру клапанын ашыңыз және шағын молекулалық сорғы қондырғысы алдыңғы вакуумды қамтамасыз етіңіз.
Айта кету керек, иондық сорғылардың инертті газдарды адсорбциялау қабілеті төмен және олардың максималды айдау жылдамдығы молекулалық сорғылардан біршама ерекшеленеді, сондықтан үлкен көлемдегі газды шығару немесе инертті газдардың көп мөлшері үшін молекулалық сорғы қондырғысы қажет.Сонымен қатар, иондық сорғы жұмыс кезінде электромагниттік өрісті тудырады, бұл әсіресе сезімтал жүйелерге кедергі келтіруі мүмкін.
IV.Титанды сублимациялау сорғылары
Титанды сублимациялау сорғылары химисорбция үшін камера қабырғаларында титан пленкасын қалыптастыру үшін металл титанның булануына сүйену арқылы жұмыс істейді.Титанды сублимациялық сорғылардың артықшылығы қарапайым құрылыс, төмен баға, оңай техникалық қызмет көрсету, радиация мен діріл шуының болмауы.
Титанды сублимациялау сорғылары әдетте 3 титан талшықтарынан тұрады (күйіп қалмау үшін) және сутегінің тамаша жойылуын қамтамасыз ету үшін молекулалық немесе иондық сорғылармен бірге қолданылады.Олар 10-9-10-11 мбар диапазонындағы ең маңызды вакуумдық сорғылар және жоғары вакуум деңгейлері қажет болатын ультра жоғары вакуумдық камералардың көпшілігінде орнатылған.
Титанды сублимациялау сорғыларының кемшілігі титанды үнемі шашырату қажеттілігі болып табылады, тозаңдату кезінде вакуум шамамен 1-2 баллға нашарлайды (бірнеше минут ішінде), сондықтан нақты қажеттіліктері бар кейбір камералар NEG пайдалануды талап етеді.сондай-ақ титанға сезімтал үлгілер/құрылғылар үшін титанды сублимациялау сорғысының орналасуын болдырмау үшін абай болу керек.
V. Криогенді сорғылар
Криогендік сорғылар вакуумды алу үшін негізінен төмен температуралы физикалық адсорбцияға сүйенеді, жоғары айдау жылдамдығы, ластанусыз және жоғары соңғы вакуум артықшылықтары бар.Криогендік сорғылардың айдау жылдамдығына әсер ететін негізгі факторлар температура мен сорғының бетінің ауданы болып табылады.Үлкен молекулалық сәулелік эпитаксиялық жүйелерде криогендік сорғылар жоғары түпкілікті вакуумдық талаптарға байланысты кеңінен қолданылады.
Криогендік сорғылардың кемшіліктері сұйық азотты көп тұтыну және пайдалану шығындарының жоғары болуы болып табылады.Рециркуляциялық салқындатқыштары бар жүйелерді сұйық азотты пайдаланбай пайдалануға болады, бірақ бұл өзімен бірге энергия тұтынудың, діріл мен шудың сәйкес проблемаларын әкеледі.Осы себепті криогендік сорғылар әдеттегі зертханалық жабдықта азырақ қолданылады.
VI.Аспираторлық сорғылар (NEG)
Сорғыш агент сорғы соңғы жылдары жиі қолданылатын вакуумдық сорғылардың бірі болып табылады, оның артықшылығы - химиялық адсорбцияны толық пайдалану, бумен қаптамау және электромагниттік ластану, көбінесе титанды сублимациялық сорғылар мен шашыратқыш иондардың орнын алу үшін молекулалық сорғылармен бірге қолданылады. сорғылар, кемшілігі жоғары құны және регенерациялардың шектеулі саны болып табылады, әдетте вакуумдық тұрақтылыққа жоғары талаптары бар немесе электромагниттік өрістерге өте сезімтал жүйелерде қолданылады.
Бұған қоса, аспираторлық сорғы бастапқы іске қосудан басқа қосымша қуат көзіне қосылуды қажет етпейтіндіктен, ол сондай-ақ жүйені тиімді жеңілдете алатын сорғы жылдамдығын арттыру және вакуум деңгейін жақсарту үшін қосалқы сорғы ретінде де жиі пайдаланылады.

Сурет: Сорғылардың әртүрлі түрлері үшін жұмыс қысымы.Қоңыр көрсеткілер максималды рұқсат етілген жұмыс қысымының диапазонын көрсетеді және қою жасыл бөліктер жалпы жұмыс қысымының ауқымын көрсетеді.