Технология полупроводникового кремния - Фалькевич Э.С.
ISBN 5-229-00740-0
Скачать (прямая ссылка):
* Эвтектический раствор.
Рік. 171. Схема компрессионной холодильной машины: 1 — конденсатор; 2 — компрессор; 3 — испаритель; 4 — дроссель (регулирующий вентиль); 1 — вода; II — охлаждающая
. среда
дроссельный вентиль, при этом давление уменьшается и соответственно уменьшается температура. Жидкий фреон испряется в испарителе, отбирая теплоту от охлаждаемой среды.
Из основных частей машины наиболее важен компрессор, при работе которого холодильный агент циркулирует, в результате чего получают низкие температуры. Для нормальной работы холодильной машины необходимо соответствие поверхностей теплопередачи испарителя и конденсатора и производительности компрессора, определяемой объемом отсасываемых им паров.
Для получения более низких температур (248-203 К) применяют двухступенчатое сжатие с использованием фреона 12. В этом случае осуществляют последовательное сжатие паров фреона компрессорами низкой и высокой ступеней с промежуточным охлаждением водой или за счет кипения подаваемого холодильного агента. При этом уменьшаются объем паров и затрата работы для последующего их сжатия. Обычно двухступенчатое сжатие применяется при отношении PkIP0 >
> 8 (Рк - давление конденсации; P0 - давление кипения).
На рис. 172 приведена схема, иллюстрирующая работу двухступенчатой холодильной машины. Образовавшиеся в испарителе низкого давления пары засасываются компрессором низкой ступени и проходят охладитель, где охлаждаются при этом давлении водой, а затем фреоном в промежуточном сосуде до более низкой температуры.
Компрессор высокой ступени засасывает охлажденные пары от компрессора низкой ступени, от испарителя промежуточного давления, после дросселирования в регулирующем вентиле и пары, образующиеся в промежуточном сосуде, и сжимает их. Пары охлаждаются и переходят в жидкое состояние в конденсаторе. Затем уже жидкий холодильный агент переохлаждается и дросселируется. Проходя через промежуточный сосуд, после дросселирующего вентиля жидкий фреон разделяется на два потока, один из которых подается в испаритель промежуточного давления, а другой через регулирующий вентиль -в испаритель низкого давления. Образовавшиеся из этих потоков пары снова засасываются соответственно компрессорами низкой и высокой ступеней. Уменьшение перепада давлений в каждой ступени
370
Рис. 172. Схема работы двухступенчатой холодильной машины:
^ 1 — дроссель; 2 — конденсатор; 3, 6 — компрессоры высокой и низкой ступеней; 4 — промежуточный сосуд; 5 - водяной охладитель; 7, S — испарители промежуточного и низкого давления; 9 — регулирующий вентиль
ослабляет теплообмен паров со стенками цилиндров и улучшает условия рабочего процесса в компрессоре. При ступенчатом сжатии снижается также температура перегрева нагнетаемых паров, что способствует лучшей смазке компрессоров.
4. ВАКУУМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Вакуумная техника тесно связана с наукой о газах, поскольку получение вакуума сводится к удалению газообразного вещества из герметичных объемов. Поскольку вакуум - состояние газа при давлении значительно ниже атмосферного, то это понятие применимо обычно к газу, заполняющему ограниченный объем, в данном случае камеру печи.
Часто пользуются понятием о степени вакуума, характеризуя его приближенно абсолютными значениями давления.
Обычно полагают, что область давлений от атмосферного до 100 Па относится к низкому вакууму, интервал от 100 до 10"1 Па соответствует среднему вакууму и интервал от IO"1 до Ю-5 Па - высокому вакууму, область давлений < 10"5 Па соответствует сверхвысокому вакууму [282].
Откачивая или нагнетая газ, можно изменять его давление в замкнутом объеме. В вакуумной технике газы из замкнутых объемов удаляют при помощи различных насосов или поглотителей. В качестве единицы количества газа наиболее часто употребляют Па • м3.
371
Для оценки герметичности сосуда введено понятие натекание -количество газа, поступающее в закрытый объем через различные неплотности, соединения, вследствие десорбции газа из стенок сосуда или системы и т.д. в единицу времени. Измеряется натекание в ITa-M3-C-1. Если натекание составляет 1,33-IO-1 Па -M3-C"1, это значит, что в объеме, равном 1 л и откаченном до высокого вакуума, давление в течение 1 с возрастает на 1,33 • IO2 Па; при этом предполагается, что наружное давление равно атмосферному. Этой величине натекания при постоянной температуре соответствует определенное число молекул газа, проникающих в систему в единицу времени (например, при 293 К 3,27 • IO19 молекул за 1 с).
Абсолютно герметичных вакуумных систем не существует. Какое натекание для каждого отдельного случая можно считать допустимым, зависит от требуемого предельного давления, получающейся действительной быстроты откачки, а также технологических требований процесса, проводимого в вакуумной установке.
На печах для выращивания монокристаллов кремния по Чохральско-му типа ”Редмет-10” и ”Редмет-30” предельно допустимая норма натекания 6,6-IO"4 Па-м3-с-1, для установок бестигельной зонной плавки типа’’Кристалл” (0,66-6,6)10-4 Па • м3 • с-1.
