Es gibt vier Hauptmethoden, um die Ausgasung in Ihrem Vakuumsystem zu reduzieren. Dazu gehören Reinigung und Handhabung (Ausheizen), Oberflächenbehandlung, Passivierung sowie Spülen und Rückfüllen. In diesem Anwendungshinweis werden wir uns diese Methoden genauer ansehen.
Zu diesen Techniken gehören relativ einfache Methoden, die wenig Zeit in Anspruch nehmen und überwiegend an einzelnen Teilen ex-situ durchgeführt werden. Sie sind wirksam gegen grobe und feine Oberflächenverunreinigungen und können die Ausgasungsraten um einen Faktor von 50 % bis zu fünf Größenordnungen reduzieren. Eine ordnungsgemäße Vorbereitung des Materials ist entscheidend, um eine geringe Ausgasungsrate und UHV zu erreichen.
Auf die Reinigung sollte ein Ausheizen folgen, um die Ausgasungsrate zu verringern. Es ist wichtig, dass sorgfältig mit den Gegenständen umgegangen wird, sobald die Materialvorbereitung begonnen hat. Dadurch wird eine Verunreinigung verhindert, da es beispielsweise mehrere Tage dauern kann, bis Fingerabdrücke desorbiert sind. Die Zeitspanne, in der das Material der Feuchtigkeit ausgesetzt ist, sollte nach Möglichkeit begrenzt werden.
Diagramm 1: Beispiel für die Reinigung; Reinigung der Glimmentladung1
Oberflächenbehandlungen verringern die Nettofläche durch Reduzierung der Rauheit. Die gängigsten Verfahren sind mechanisches Polieren und Elektropolieren.
Mechanisches Polieren ist oft eine der ersten Materialbehandlungen, die zur Entfernung von groben Verunreinigungen durchgeführt wird, während das Elektropolieren eine amorphe Oberflächenschicht durch eine geordnete Oxidschicht ersetzt. Das Elektropolieren ist besonders wirksam gegen Wasserstoff/Kohlenwasserstoffe. Das Endergebnis der Reduzierung der Oberflächenrauheit ist unten in Diagramm 2 dargestellt.
Diagramm 2: Auswirkung der Oberflächenrauheit auf die Ausgasung2
Die Passivierung über Beschichtungen erzeugt eine Barriereschicht gegen die Adsorption und Permeation von Verunreinigungen. Beschichtungen werden in der Regel mit CVD-, PVD- oder Sputter-Beschichtung bei erhöhter Temperatur (200–500 °C) aufgebracht und können Folgendes sein:
Diagramm 3: Ausheizzyklus
Ein konstanter Strom eines Trockengases durch die Kammer kann Verunreinigungen entfernen und die Wasserdampfkonzentration verringern. Selbst eine kurze Spülung ist effektiv, um die Ausgasung zu reduzieren. Nachdem ein Spülfluss gestoppt wurde, kann die Luftfeuchtigkeit innerhalb weniger Stunden auf über 30 % ansteigen. Diese Effekte sind im Diagramm dargestellt.
Der Wasserdampf lässt sich auch durch Rückfüllen oder Entlüften mit N2 reduzieren, wenn Systeme regelmäßig eine Freisetzung in die Atmosphäre vornehmen – wie in Diagramm 4 dargestellt. Bei einer relativ neuen Ausblas-/Spültechnik werden Inertgas-Pump-/Spülzyklen während des Ausheizens durchgeführt, was ein schnelleres Ausheizen ermöglicht, wie in Diagramm 5 dargestellt.
Diagramm 4: Auswirkung des Entlüftungs-/Spülzyklus auf die Ausgasung
Diagramm 5: Heizen mit Spülgas und Druckzyklus3
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