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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。在進行再生作業或升溫作業時，被吸存在低溫泵內的氣體又重新向泵內釋放而導致泵內壓力上升。此時泵內的壓力因氣體種類，氣體量及低溫泵的大小而異。例如，當按低溫泵介紹書上所示排氣容量對氬氣進行排氣時，低溫泵內的壓力可達數MPa(表壓)（密閉時）。為防止因上升的壓力過大進而導致泵破裂、損壞，在低溫泵上安裝了安全閥。
安全閥開啟（彈簧）壓力設定為10～20kPa(表壓)，若內部壓力超過此數值，閥門即打開。因此，不可以堵住安全閥。也不要加強安全閥的彈簧力度，或作其他用途（如用作粗抽真空用連接口或測量孔等）。
安全閥作業時還應注意下列事項。
☆安全閥動作時，如泵內存在塵埃等不純物時，不純物會附著在安全閥座，并導致氦氣漏泄。在進行再生作業時，若要開啟安全閥，應每次使用都要清洗；若不開啟，應定期將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行排氣時，應注意再生時不要開啟安全閥，并對吸存量進行監視和管理。同時，為安全處理排出的氣體，應在安全閥上安裝風管。針對此類危險氣體，應根據需要向敝公司咨詢。
☆為了能夠安裝風管，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，冷凝在泵內的氣體，在進行再生或升溫時，又重新向泵內釋放。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）。故存在發生燃燒或爆炸等事故的可能。
在真空裝置里以下幾項可被視為燃燒因素。
(1) 由于對真空計的燈絲點燈而引起的燃燒
(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。且接地電阻應低于100Ω。
表1：主要氣體的特性、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 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
低溫泵內的氧氣具有導致燃燒的危險。
在工藝氣體中需要使用氧氣時，必須特別注意以下事項。
１．請嚴格按照低溫泵使用說明書的規定來操作使用低溫泵。
并請注意以下事項。
☆在低溫泵的再生過程中，請進行認真檢查。避免導致點燃火焰之事故的發生（例如：燈絲型真空計點亮等）。
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。并應采取接地措施以避免產生靜電。
②請充入適當量的不活性氣體后進行再生。
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）注入配管內進行稀釋處理。
④需向配管內注入氮氣實施稀釋處理時，請與開始進行低溫泵再生的操作同時進行。
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行稀釋。
2.在低溫泵內的氧氣濃度高于空氣的狀態（如停電后）下，不可進行粗抽真空作業。必須充入不活性氣體進行稀釋后方可進行。
為了能夠安全地進行再生作業，把油回轉泵作為粗抽泵使用時，請把潤滑油換成不易氧化反應的無機物潤滑油或使用干泵進行粗抽。
對停電后的真空室不要立刻進行真空排氣。必須先充入不活性氣體進行稀釋。
低溫泵內的臭氧有導致爆炸的危險。
把氧氣作為工藝氣體使用時有可能會生成臭氧。
在進行離子化工藝中（如濺射，蝕刻，輝光放電，EB蒸鍍）有生成臭氧的可能。
特別是在進行低溫泵的再生作業時，如存在臭氧，會有爆炸的危險。
為了能及時地掌握臭氧產生之情況，應對以下項目進行檢查確認。
１．開始再生作業數分鐘后，泵內響出類似放電的異常聲音。
２．在進行再生作業時，低溫泵內的氣體發出一種類似電弧焊接時所發生的刺激性臭味。
改變工序將有導致增加臭氧產生的可能性。
大量的臭氧的將會導致強烈的爆炸，非常危險。
當已產生臭氧時，請注意以下幾點。
１．請嚴格按照上述有關氧氣方面的注意事項規定執行。請增加再生的頻率，將低溫泵中的臭氧量控制在最小限度內。必需的再生次數，將會由于流量及工作程需的不同而異。也許每次都必須進行再生的操作。
２．僅限于在不會對工序過程產生影響的情況下，請將氧氣的注入量控制在最小限度范圍內。
＊需排放氧氣時，請與裝置制造廠家或敝公司聯系商洽。除上述項目之外，還必須對是否采取下述措施進行研討。
請安裝連接在停電時也能向低溫泵內，配管內注入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，用于凈化向低溫泵內注入N2的閥，以及低溫泵內氣體排放閥，低溫泵內大氣壓檢測器，用于對配管進行稀釋處理的N2注入閥。
關于停電后是否必須實施再生之操作，請通過對低溫泵的2級冷頭的溫度是否超過20K進行確認后再做出判斷。如超過20K時，就必須予以實施。如沒有超過20K時，則請在此狀態下進行重新啟動操作。
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（在等離子反應中真空室內生成的可燃性氣體等）排氣后對低溫泵進行再生時應特別注意。
?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,用油回轉泵對低溫泵進行再生時，因可燃性氣體和空氣混合進入油回轉泵的排氣口或排氣配管內，會有發生燃燒或爆炸的危險。但是，如對可燃性氣體進行稀釋，濃度低于燃燒范圍（參照表2）時，則不會有發生燃燒或爆炸的危險。
對有可燃性氣體的低溫泵進行再生時，與氧氣排氣時一樣，應遵守以下注意事項。
?在低溫泵的再生過程中，請認真檢查，避免導致點燃火焰之事故的發生（例如：燈絲型真空計點亮等）。
請參照以下圖2。
①請在注入適量的不活性氣體之后，再來進行再生。
②用于從低溫泵中排放氣體用配管，請采用金屬制品。并應采取接地措施以避免產生靜電。
③在排放像氫氣比稀釋用氣體輕的氣體時，為了使管道內不可存在殘留氣體，請做好配管設置工程。
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）注入配管內來進行稀釋處理。
⑤需向配管內注入氮氣實施稀釋處理時，請與開始進行低溫泵再生的操作同時進行。這是為了在從低溫泵中將低溫泵體內的氣體釋放于配管內時，避免配管內存有空氣（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行稀釋。
⑦請不要在停電后立即對真空室進行抽真空操作。需抽真空之前，請務必利用不活性氣體進行稀釋處理之后，再來進行。
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，并在可對N2進行凈化及稀釋的范圍內決定再生之后，再來進行再生的操作。
＊需排放氧氣時，請與裝置制造廠家或敝公司聯系商洽。除上述項目之外，還必須對是否采取下述措施進行研討。
請安裝連接在停電時也能向低溫泵內，配管內注入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，用于凈化向低溫泵內注入N2的閥，以及低溫泵內氣體排放閥，低溫泵內大氣壓檢測器，用于對配管進行稀釋處理的N2注入閥。
關于停電后是否必須實施再生之操作，請通過對低溫泵的2級冷頭的溫度是否超過20K進行確認后再做出判斷。如超過20K時，就必須予以實施。如沒有超過20K時，則請在此狀態下進行重新啟動操作。
需利用油回轉泵來排放冷凝有可燃性氣體的低溫泵內的氣體時，應少量緩慢地將低溫泵內的可燃性氣體一點點地排放出來。并請將氮氣等類不活性氣體注入配管內，將管道內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，進行再生時，當低溫泵內的氧氣濃度達到20%以上的情況下，如果在此狀態下利用油回轉泵來排放氣體時，將有導致油回轉泵內的油燃燒或爆炸的危險。請將氮氣等不活性氣體注入低溫泵和油回轉泵之間的粗抽配管內，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，請將低溫泵的運轉操作停止下來。事先決定好可燃性氣體的排氣時間后，再來進行再生之操作。以次來確保即使是可燃性氣體恢復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，請將氮氣等不活性氣體注入配管內。
圖2:氧氣/可燃性氣體的稀釋方法(2)
