升華泵及其設置方式 升華泵的主要部件是由活性金屬鈦(Ti)制作的燈絲。通過大電流加熱燈絲，使Ti升華后吸附在腔體的內壁上。因為Ti的化學反應活性高，立刻捕捉周圍的氣體分子并發生反應而生成穩定的化合物，從而達到獲得真空的目的。內壁上的Ti反應層和氣體分子反應達到飽和后，可再次啟動升華泵而形成新的Ti反應層，從而不斷排氣。如果升華后的Ti吸附在較大面積的內壁上，則產生巨大的排氣速度。比如在20℃1m2的面積上吸附 Ti原子，對氮氣而言，可達到24000L/s的排氣速度。但是，在壓強較高(>10-3 Pa)時，排氣速度將大大降低，因此升華泵需要和其他排氣泵組合使用。 升華泵長時間重復使用后，吸附在腔體內壁上的Ti膜厚度會增加。在腔體暴露于大氣時，這樣的Ti膜又將吸附大量的氣體。這些氣體即使經過250℃的烘烤也無法去除，從而成為氫分子的釋放源。只有在310℃以上的高溫長時間維持，才可能除去這些吸附氣體。 Ti的活性強，可以和氫氣、氧氣、氮氣、一氧化碳以及其他活性氣體發生化學吸附，通過捕捉、吸附這些氣體來實現排氣功能。升華泵的不足點在于無法對氦等惰性氣體排氣，另外燈絲的壽命有限。 升華泵通常和離子泵或分子泵聯合使用，其排氣能力取決于Ti的升華速度和腔體內壁的表面積。升華泵的排氣量比離子泵大，在超高真空薄膜生長裝置中，通常在薄膜生長之前使用，使得薄膜生長在更高的真空環境下進行。 比較推薦的升華泵設置方法，是在真空腔體之外再單獨設置升華泵的小腔體(圖1)；小腔體外周設置水冷(或液氮冷卻)構造，避免高溫Ti絲的熱輻射使小腔體發熱而放出氣體；Ti絲的前端設置遮擋板，以減少Ti升華時對真空腔室的污染。 |
