В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Общие методы конструирования вакуумных систем
Общие методы конструирования вакуумных систем - Автоматизированные системы управления вакуумными установками
В целом о вакууме и вакуумных системах - Особенности вакуумных систем
Оглавление
Общие методы конструирования вакуумных систем
Вакуумные системы на основе диффузионного и ротационного насосов
Вакуумные системы на основе турбомолекулярных насосов
Вакуумные системы на основе ионных насосов
Вакуумные системы на основе крионасосов
Автоматизированные системы управления вакуумными установками
Все страницы

Вне зависимости от используемого метода откачки достижение оптимальных вакуумных условий зависит от осуществления последовательности операций по откачиванию и нагреву системы, в которую входят включение на определенное время и выключение насосов, открывание и закрывание соответствующих клапанов, включение и контроль температуры нагревателей. Последовательность выполнения этих операций, а также их продолжительность определяются состоянием вакуумной системы в текущий момент времени, которое, в свою очередь, зависит от таких факторов, как быстрота откачки, скорость газовыделения в систему, время прогрева печи и т. д.

Управление всеми этими операциями может быть автоматизировано с помощью микрокомпьютера, который к тому же может быть запрограммирован на блокирование возникающих отказов или повреждений элементов системы. Кроме того, компьютер может быть использован для автоматизации процессов, протекающих в рабочей камере.

Использование таких автоматизированных систем управления наиболее целесообразно в крупных высоковакуумных установках, агрегаты которых снабжены различного типа исполнительными механизмами. Так, большинство выпускаемых серийно крупных вакуумных установок, например для вакуумного напыления металлов (ионного травления), а также течеискатели снабжены автоматизированными системами откачки и измерения.

Автоматизация сверхвысоковакуумных установок представляет собой более сложную задачу. Цельнометаллические прогреваемые сверхвысоковакуумные клапаны, как правило, имеют ручной механизм привода. Иногда применяются гидравлический или электромеханический приводы, которые, однако, не допускают прогрева. Фирма VAT изготовляет цельнометаллические клапаны с пневматическим приводом, которые (вместе с исполнительным механизмом) могут быть прогреты до 45O 0C Однако этот привод довольно громоздок (120 см3 для клапана с Dy = = 16 мм), и, кроме того, стоимость такого устройства значительно превосходит стоимость клапана, открываемого вручную.

Могут возникать трудности и при необходимости автоматизировать операции заливки и (или) слива из сосуда Дьюара жидкого азота, например, когда в системе используются сорбционные насосы или охлаждаемые ловушки. Конструкция соответствующих устройств достаточно сложна и обычно базируется на применении криогенератора. Следует, однако, отметить, что для сверхвысоковакуумных систем, в котор ых использование таких устройств необходимо, значительные затраты на автоматизацию полностью оправданы. В отношении автоматизации интерес представляют системы, предназначенные для работы в условиях верхней границы диапазона сверхвысокого вакуума, т. е. при давлениях около 10-6 Па. В таких установках применяются, как правило, уплотняющие прокладки, изготовленные из витона-А, а уровень жидкого азота (если он используется) поддерживается постоянным.

Автоматизация таких систем в настоящее время значительно упрощена благодаря разработанным специальным программируемым устройствам задания последовательности операций. Хотя эти устройства первоначально были сконструированы для промышленных целей, они могут быть легко приспособлены для управления вакуумной системой. Программируемые контроллеры такого рода снабжены системой входов, к которым подсоединяются различные датчики. Поступающие сигналы обрабатываются микрокомпьютером, в который закладываются программы для выполнения различных совокупностей операций. Управляющие сигналы на выходе приводят в действие (включают и выключают) соответствующие реле и электронные преобразователи.

В качестве примера такого контроллера можно привести устройство ISCOS 20, выпускаемое фирмой Philips и предназначенное для управления машинами и механизмами, рассчитанными на пооперационное управление. Это устройство представляет собой многомодульную систему, построенную на печатных платах стандарта Eurocard. Соответствующая программа хранится в энергозависимом СППЗУ (стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), которое отделено от центрального процессора. Поскольку программирование СППЗУ должно осуществляться в несколько этапов, его содержимое не может измениться из-за каких-либо случайностей.

Центральный процессор способен обслуживать максимально 256 линий ввода — вывода (BB) и выполнять 2045 команд. Однако на каждой плате BB содержится только 16 входных — выходных контактов, и поэтому для полной реализации возможностей системы потребуется несколько плат ВВ. Для большинства вакуумных систем, по всей вероятности, достаточно одной такой платы. В качестве входных датчиков могут быть использованы вакуумметры, спектрометры и, возможно, расходомеры. Выходные линии могут подключаться к блокам питания насосов, блокам управления вакуумметров, приводам клапанов и регуляторам нагревательных элементов.

Типичная программа состоит из следующих операций. Вначале клапаны приводятся в соответствующее «стартовое» положение и включается форвакуумный насос. После достижения определенного уровня давления включается основной насос и клапаны приводятся в нужные положения. Если в качестве основного используется диффузионный насос, то сначала должно быть удостоверено наличие в нем охлаждающей воды. Затем после достижения соответствующего давления может быть приведена в действие печь и осуществлен прогрев системы. Последующей операцией может быть прогрев вакуумметров. Время

нагрева системы может задаваться заранее или определяться в зависимости от величины давления в системе. После прогрева печь должна быть отключена, охлаждена и удалена. Если расчетное разрежение не достигнуто, то в соответствии с программой могут быть проведены операции по проверке системы на герметичность путем измерения давления в отсоединенной рабочей камере в течение некоторого промежутка времени.

При достижении расчетного давления блок управления может быть в дальнейшем использован для контроля рабочих процессов,, например процесса напыления или ионной имплантации, либо переведен в режим непрерывного контроля системы, например путем накопления информации о всех процессах и условиях, а также слежения за ситуацией и блокирования нежелательных отклонений. 

Основное преимущество автоматизированной вакуумной системы состоит в исключении необходимости постоянного дежурства оператора у установки, а также в возможности осуществления управления оператором без специальной подготовки. Даже если контроль ведет опытный специалист, использование автоматики позволяет снизить вероятность возникновения случайных ошибок, связанных с человеческим фактором. Особый интерес представляет использование автоматизированных вакуумных установок в технологических процессах, что позволяет лучше контролировать технологические параметры и существенно повысить производительность.

 



 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   

 

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 93 гостей на сайте

Нов боков адс адаптивный

=
Рейтинг@Mail.ru