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[低溫泵入門 3 ]
為了能使客戶正確地操作使用低溫泵
低溫泵是氣體吸存式真空泵。在進(jìn)行再生作業(yè)或升溫作業(yè)時，被吸存在低溫泵內(nèi)的氣體又重新向泵內(nèi)釋放而導(dǎo)致泵內(nèi)壓力上升。此時泵內(nèi)的壓力因氣體種類，氣體量及低溫泵的大小而異。例如，當(dāng)按低溫泵介紹書上所示排氣容量對氬氣進(jìn)行排氣時，低溫泵內(nèi)的壓力可達(dá)數(shù)MPa(表壓)（密閉時）。為防止因上升的壓力過大進(jìn)而導(dǎo)致泵破裂、損壞，在低溫泵上安裝了安全閥。
安全閥開啟（彈簧）壓力設(shè)定為10～20kPa(表壓)，若內(nèi)部壓力超過此數(shù)值，閥門即打開。因此，不可以堵住安全閥。也不要加強(qiáng)安全閥的彈簧力度，或作其他用途（如用作粗抽真空用連接口或測量孔等）。
安全閥作業(yè)時還應(yīng)注意下列事項(xiàng)。
☆安全閥動作時，如泵內(nèi)存在塵埃等不純物時，不純物會附著在安全閥座，并導(dǎo)致氦氣漏泄。在進(jìn)行再生作業(yè)時，若要開啟安全閥，應(yīng)每次使用都要清洗；若不開啟，應(yīng)定期將0型圈卸下來清潔以防止其粘合。
☆在對對人體有害氣體或可燃性氣體進(jìn)行排氣時，應(yīng)注意再生時不要開啟安全閥，并對吸存量進(jìn)行監(jiān)視和管理。同時，為安全處理排出的氣體，應(yīng)在安全閥上安裝風(fēng)管。針對此類危險(xiǎn)氣體，應(yīng)根據(jù)需要向敝公司咨詢。
☆為了能夠安裝風(fēng)管，安全閥上附有ＫＦ２５法蘭盤。
2.可燃性氣體和爆炸性氣體排氣時
因低溫泵為氣體冷凝式真空泵，冷凝在泵內(nèi)的氣體，在進(jìn)行再生或升溫時，又重新向泵內(nèi)釋放。被排出的氣體并不是由單一氣體組成，不僅包括工藝氣體，也包括二次生成氣體以及殘留氣體。除工藝氣體外量最多的通常為空氣（氧氣）。故存在發(fā)生燃燒或爆炸等事故的可能。
在真空裝置里以下幾項(xiàng)可被視為燃燒因素。
(1) 由于對真空計(jì)的燈絲點(diǎn)燈而引起的燃燒
(2) 由加熱器類引起的燃燒
(3) 由于靜電引起的燃燒
靜電在使用聚乙烯制粗抽配管或排氣配管時容易產(chǎn)生。建議粗抽配管或排氣配管使用金屬制品。同時金屬管配必須接地。且接地電阻應(yīng)低于100Ω。
表1：主要?dú)怏w的特性、燃燒范圍及易爆范圍 (與空氣的容量比％)
| 氣體名稱 | 分子量 | 比重 0℃,1atm 空氣=1 |
沸點(diǎn) K |
燃燒范圍 Vol % |
易爆范圍 Vol % |
| 氫 H2 | 2.016 | 0.070 | 20.3 | 4.0～75.0 | 18.3～59 |
| 一氧化碳 CO | 28.01 | 0.97 | 81.7 | 12.5～74.0 | - |
| 硫化氫 H2S | 34.08 | 1.19 | 213.6 | 4.3～45.0 | - |
| 硅烷 SiH4 | 32.14 | 1.107 | 161.2 | 0.8～98 | - |
| 砷化三氫 AsH3 | 77.94 | 2.692 | 210.7 | 0.8～98 | - |
| 磷化氫 PH3 | 34.00 | 1.146 | 185.5 | 1.3～98 | - |
| 乙硼烷 B2H6 | 27.67 | 0.955 | 180.7 | 0.8～98 | - |
| 氨 NH3 | 17.03 | 0.59 | 239.8 | 15～28 | - |
| 甲烷 CH4 | 16.04 | 0.555 | 111.6 | 5.3～14 | - |
| 乙烷 C2H6 | 30.07 | 1.04 | 184.6 | 3.0～12.5 | - |
| 丙烷 C3H8 | 44.10 | 1.550 | 231.1 | 2.2～9.5 | - |
| 乙烯 C2H4 | 28.05 | 0.978 | 169.5 | 3.1～32 | - |
| 乙炔 C2H2 | 26.04 | 0.907 | 198.2 | 2.5～100 | 4.2～50 |
表2：氧與可燃性氣體混合的燃燒范圍及易爆范圍
| 氣體名稱 | 燃燒范圍（Vol %） | 易爆范圍（Vol %） |
| 氫 | 4～94 | 15～90 |
| 乙炔 | 2.3～94.5 | 3.5～93 |
| 甲烷 | 5.1～61 | - |
| 丙烷 | 2.3～55 | 3.7～37 |
| 一氧化碳 | 15.5～94 | 38～90 |
| 氨 | 15～79 | 25.4～75 |
3.利用低溫泵排放氧氣時
低溫泵內(nèi)的氧氣具有導(dǎo)致燃燒的危險(xiǎn)。
在工藝氣體中需要使用氧氣時，必須特別注意以下事項(xiàng)。
１．請嚴(yán)格按照低溫泵使用說明書的規(guī)定來操作使用低溫泵。
并請注意以下事項(xiàng)。
☆在低溫泵的再生過程中，請進(jìn)行認(rèn)真檢查。避免導(dǎo)致點(diǎn)燃火焰之事故的發(fā)生（例如：燈絲型真空計(jì)點(diǎn)亮等）。
請參照以下圖2。
①用于從低溫泵中排放氣體用配管，請采用金屬制品。并應(yīng)采取接地措施以避免產(chǎn)生靜電。
②請充入適當(dāng)量的不活性氣體后進(jìn)行再生。
③需將從低溫泵中排放出的氣體釋放于大氣中之前，為了將該濃度控制在燃燒范圍以下，請將不活性氣體（如氮）注入配管內(nèi)進(jìn)行稀釋處理。
④需向配管內(nèi)注入氮?dú)鈱?shí)施稀釋處理時，請與開始進(jìn)行低溫泵再生的操作同時進(jìn)行。
⑤請將低溫泵的安全閥與配管連接起來。使在安全閥在開啟工作的情況下也能利用不活性氣體來進(jìn)行稀釋。
2.在低溫泵內(nèi)的氧氣濃度高于空氣的狀態(tài)（如停電后）下，不可進(jìn)行粗抽真空作業(yè)。必須充入不活性氣體進(jìn)行稀釋后方可進(jìn)行。
為了能夠安全地進(jìn)行再生作業(yè)，把油回轉(zhuǎn)泵作為粗抽泵使用時，請把潤滑油換成不易氧化反應(yīng)的無機(jī)物潤滑油或使用干泵進(jìn)行粗抽。
對停電后的真空室不要立刻進(jìn)行真空排氣。必須先充入不活性氣體進(jìn)行稀釋。
低溫泵內(nèi)的臭氧有導(dǎo)致爆炸的危險(xiǎn)。
把氧氣作為工藝氣體使用時有可能會生成臭氧。
在進(jìn)行離子化工藝中（如濺射，蝕刻，輝光放電，EB蒸鍍）有生成臭氧的可能。
特別是在進(jìn)行低溫泵的再生作業(yè)時，如存在臭氧，會有爆炸的危險(xiǎn)。
為了能及時地掌握臭氧產(chǎn)生之情況，應(yīng)對以下項(xiàng)目進(jìn)行檢查確認(rèn)。
１．開始再生作業(yè)數(shù)分鐘后，泵內(nèi)響出類似放電的異常聲音。
２．在進(jìn)行再生作業(yè)時，低溫泵內(nèi)的氣體發(fā)出一種類似電弧焊接時所發(fā)生的刺激性臭味。
改變工序?qū)⒂袑?dǎo)致增加臭氧產(chǎn)生的可能性。
大量的臭氧的將會導(dǎo)致強(qiáng)烈的爆炸，非常危險(xiǎn)。
當(dāng)已產(chǎn)生臭氧時，請注意以下幾點(diǎn)。
１．請嚴(yán)格按照上述有關(guān)氧氣方面的注意事項(xiàng)規(guī)定執(zhí)行。請?jiān)黾釉偕念l率，將低溫泵中的臭氧量控制在最小限度內(nèi)。必需的再生次數(shù)，將會由于流量及工作程需的不同而異。也許每次都必須進(jìn)行再生的操作。
２．僅限于在不會對工序過程產(chǎn)生影響的情況下，請將氧氣的注入量控制在最小限度范圍內(nèi)。
＊需排放氧氣時，請與裝置制造廠家或敝公司聯(lián)系商洽。除上述項(xiàng)目之外，還必須對是否采取下述措施進(jìn)行研討。
請安裝連接在停電時也能向低溫泵內(nèi)，配管內(nèi)注入N2的控制電路。因此，必須裝備無停電電源。最低限度也必須裝備好溫度計(jì)，用于凈化向低溫泵內(nèi)注入N2的閥，以及低溫泵內(nèi)氣體排放閥，低溫泵內(nèi)大氣壓檢測器，用于對配管進(jìn)行稀釋處理的N2注入閥。
關(guān)于停電后是否必須實(shí)施再生之操作，請通過對低溫泵的2級冷頭的溫度是否超過20K進(jìn)行確認(rèn)后再做出判斷。如超過20K時，就必須予以實(shí)施。如沒有超過20K時，則請?jiān)诖藸顟B(tài)下進(jìn)行重新啟動操作。
圖1:氧氣/可燃性氣體的稀釋方法(1)
4.可燃性氣體排氣后的再生
對可燃性氣體（在等離子反應(yīng)中真空室內(nèi)生成的可燃性氣體等）排氣后對低溫泵進(jìn)行再生時應(yīng)特別注意。
?工作氣體的分解，靶材及鍍膜材料所放出氣體，基片及工件放出氣體（H2O）的分解等能生成氫氣的例子。
可燃性氣體排氣后,用油回轉(zhuǎn)泵對低溫泵進(jìn)行再生時，因可燃性氣體和空氣混合進(jìn)入油回轉(zhuǎn)泵的排氣口或排氣配管內(nèi)，會有發(fā)生燃燒或爆炸的危險(xiǎn)。但是，如對可燃性氣體進(jìn)行稀釋，濃度低于燃燒范圍（參照表2）時，則不會有發(fā)生燃燒或爆炸的危險(xiǎn)。
對有可燃性氣體的低溫泵進(jìn)行再生時，與氧氣排氣時一樣，應(yīng)遵守以下注意事項(xiàng)。
?在低溫泵的再生過程中，請認(rèn)真檢查，避免導(dǎo)致點(diǎn)燃火焰之事故的發(fā)生（例如：燈絲型真空計(jì)點(diǎn)亮等）。
請參照以下圖2。
①請?jiān)谧⑷脒m量的不活性氣體之后，再來進(jìn)行再生。
②用于從低溫泵中排放氣體用配管，請采用金屬制品。并應(yīng)采取接地措施以避免產(chǎn)生靜電。
③在排放像氫氣比稀釋用氣體輕的氣體時，為了使管道內(nèi)不可存在殘留氣體，請做好配管設(shè)置工程。
④需將從低溫泵中排放出的氣體釋放于大氣中之前，為了將該濃度控制在燃燒范圍以下，請將不活性氣體（如氮）注入配管內(nèi)來進(jìn)行稀釋處理。
⑤需向配管內(nèi)注入氮?dú)鈱?shí)施稀釋處理時，請與開始進(jìn)行低溫泵再生的操作同時進(jìn)行。這是為了在從低溫泵中將低溫泵體內(nèi)的氣體釋放于配管內(nèi)時，避免配管內(nèi)存有空氣（氧氣）。
⑥請將低溫泵的安全閥與配管連接起來。使在安全閥在開啟工作的情況下也能利用不活性氣體來進(jìn)行稀釋。
⑦請不要在停電后立即對真空室進(jìn)行抽真空操作。需抽真空之前，請務(wù)必利用不活性氣體進(jìn)行稀釋處理之后，再來進(jìn)行。
⑧請將低溫泵中的可燃性氣體量控制在燃燒范圍以下的濃度內(nèi)，并在可對N2進(jìn)行凈化及稀釋的范圍內(nèi)決定再生之后，再來進(jìn)行再生的操作。
＊需排放氧氣時，請與裝置制造廠家或敝公司聯(lián)系商洽。除上述項(xiàng)目之外，還必須對是否采取下述措施進(jìn)行研討。
請安裝連接在停電時也能向低溫泵內(nèi)，配管內(nèi)注入N2的控制電路。因此，必須裝備無停電電源。最低限度也必須裝備好溫度計(jì)，用于凈化向低溫泵內(nèi)注入N2的閥，以及低溫泵內(nèi)氣體排放閥，低溫泵內(nèi)大氣壓檢測器，用于對配管進(jìn)行稀釋處理的N2注入閥。
關(guān)于停電后是否必須實(shí)施再生之操作，請通過對低溫泵的2級冷頭的溫度是否超過20K進(jìn)行確認(rèn)后再做出判斷。如超過20K時，就必須予以實(shí)施。如沒有超過20K時，則請?jiān)诖藸顟B(tài)下進(jìn)行重新啟動操作。
需利用油回轉(zhuǎn)泵來排放冷凝有可燃性氣體的低溫泵內(nèi)的氣體時，應(yīng)少量緩慢地將低溫泵內(nèi)的可燃性氣體一點(diǎn)點(diǎn)地排放出來。并請將氮?dú)獾阮惒换钚詺怏w注入配管內(nèi)，將管道內(nèi)的可燃性氣體的濃度控制在燃燒范圍以下。(圖2：從Ｂ部位注入不活性氣體)
利用低溫泵來排放大量的氧氣，進(jìn)行再生時，當(dāng)?shù)蜏乇脙?nèi)的氧氣濃度達(dá)到20%以上的情況下，如果在此狀態(tài)下利用油回轉(zhuǎn)泵來排放氣體時，將有導(dǎo)致油回轉(zhuǎn)泵內(nèi)的油燃燒或爆炸的危險(xiǎn)。請將氮?dú)獾炔换钚詺怏w注入低溫泵和油回轉(zhuǎn)泵之間的粗抽配管內(nèi)，將氧氣濃度控制在20%。以下(圖2：從Ａ部位注入不活性氣體)
如需利用低溫泵同時排放可燃性氣體和空氣或氧氣時，請將低溫泵的運(yùn)轉(zhuǎn)操作停止下來。事先決定好可燃性氣體的排氣時間后，再來進(jìn)行再生之操作。以次來確保即使是可燃性氣體恢復(fù)還原為普通氣體后其濃度也將控制在燃燒范圍之外。為了安全起見，請將氮?dú)獾炔换钚詺怏w注入配管內(nèi)。
圖2:氧氣/可燃性氣體的稀釋方法(2)
