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真空腔體制造技術介紹

真空腔體在薄膜涂層、微電子、光學器件和材料制造中，是一種能適應高真空環境的特殊容器。真空腔體通常包括一系列部品——如鐘形罩、基板、傳動軸以及輔助井——這些構成一個完整的真空腔體。

復雜的真空腔體通常需要定制，即針對應用終端進行專門的設計和制作。某些常見的真空腔體已經過預先設計，如手套箱、焊接室、脫氣箱、表面分析真空腔等。例如脫氣箱和手套箱一般采用低真空環境，可用于焊接，或用于塑料制品、復合材料層壓板、封裝組件等的脫氣。

真空腔體——真空度的分類

真空腔體可以按照真空度進行分類，包括粗或低真空度(< 760, > 1 torr)，中真空度(< 1, >10-3 torr)，高真空度(< 10-3, >10-8 torr)，超高真空度(< 10-8 torr)，以及非真空的高壓力 (> 760 torr)。真空腔的寬度和外徑等常規尺寸是非常重要的參數。標準鐘形罩或柱形腔體的可選直徑是12英寸，14英寸，18英寸和24英寸。

真空腔體或者真空組件的可選項包括法蘭、裝配形式、表面拋光或電拋光、開口或傳導口，加熱器和冷卻方式等。

真空腔體的主要作用

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真空腔體是保持內部為真空狀態的容器，真空腔體的制作要考慮容積、材質和形狀。不銹鋼是目前超高真空系統的主要結構材料。其中300系列不銹鋼(表1)是含Cr10%——20%的低碳鋼，具有優良的抗腐蝕性、放氣率低、無磁性、焊接性好、導電率和導熱率低、能夠在-270——900℃工作等優點，在高真空和超高真空系統中，應用廣泛。

真空腔體中抽氣管道的設計原則

為一個工藝選擇真空泵時，工藝室和泵之間的抽氣管道可能和泵的選擇一樣重要。要使腔體抽氣速率達到大，需要筆直的抽氣管道(長度短)并使用直徑盡可能大的管道。

看起來似乎很簡單，但是這里有許多因素需要考慮。實際上，如果我們從物理學角度考慮，就可以明確哪些是關鍵因素。真空腔體

在穩定狀態的條件下，如果抽氣管道內沒有氣源(泄漏)或氣體減少(冷凝)，抽氣管道任何截面的質量流量必須相同。簡單而言，進入工藝室的氣體必須從泵出來。

已知氣體摩爾流量為M(公斤/摩爾)、抽氣速率為S(立方米/秒)、壓力為P(帕)、溫度為T(開爾文)，則質量流量計算如下：

質量流量(公斤/秒)=(M*P*S)/(Ro*T)

Ro=通用氣體常數

對于大多數抽氣系統而言，氣體溫度(T)在抽氣管道中不會顯著減少，而且可以合理地假定為恒定的。

在此情況下，抽氣管道任何截面(P*S)的乘積(稱為通量)相同。真空腔體

由于抽氣管道的壓力差是氣體流動的推動力，可見壓力(P)必須在工藝室中為高值，在泵入口為低值。

由于我們假定通量恒定，可見抽氣速率(S)在工藝室為小值，在泵入口為大值(等于泵速)。