Описание
Турбомолекулярный насос KYKY CXF-200/1401 с магнитной подвеской ротора
Турбомолекулярный насос KYKY CXF-200/1401 относится к линейке высокопроизводительных молекулярных насосов с активной магнитной подвеской и предназначен для эксплуатации в составе высоковакуумных технологических и аналитических установок, где требуется устойчивая откачка до уровня 10⁻⁸ Па и высокое качество вакуумной среды. Конструкция насоса ориентирована на применение в полупроводниковой промышленности, установках нанесения покрытий, вакуумно-плазменных и ионно-травильных системах, а также в научных комплексах, где предъявляются требования к безмасляной откачке, низким вибрациям и длительной непрерывной работе.
Отличительной особенностью CXF-200/1401 является полное отсутствие механического контакта ротора с опорами в штатном режиме работы. Ротор поддерживается в рабочем положении системой электромагнитных подшипников с пятикратным контролем координат. Положение ротора непрерывно измеряется датчиками, информация передается в контроллер магнитной подвески, и система в режиме реального времени компенсирует микросмещения. За счёт этого исключается износ трущихся элементов, отсутствует необходимость в смазке и не происходит загрязнение вакуумного объёма продуктами смазочных материалов.
При номинальной быстроте откачки по азоту 1280 л/с и возможности работы с инертными, легкими и агрессивными газами насос CXF-200/1401 подходит для линий, где присутствуют станочные циклы с увеличенной газовой нагрузкой и периодическими импульсами газа при открытии технологических клапанов. Допускается работа в интервале давлений от 20 Па до области высокого вакуума 10⁻⁷–10⁻⁸ Па при условии корректно подобранного форвакуумного насоса и стабильного водяного охлаждения.
Конструкция и принцип действия
В насосе KYKY CXF-200/1401 применён многоступенчатый турбомолекулярный ротор, изготовленный по композитной технологии с использованием высокопрочного алюминиевого сплава и элементов из углеродного волокна. Такое решение уменьшает массу вращающейся части, снижает нагрузки на магнитные подшипники и позволяет повысить частоту вращения без потери устойчивости. Оптимизированный профиль лопаток обеспечивает равномерную откачку по всему сечению входного патрубка DN200 и высокую степень сжатия по тяжёлым газам.
Магнитная подвеска выполнена в виде системы радиальных и осевого подшипников с замкнутым контуром управления. Каждая ступень подвески имеет собственные датчики положения и управляется электронным блоком, входящим в состав контроллера CXF-1401. Встроенные алгоритмы автоматически поддерживают положение ротора при изменении газовой нагрузки или температурного режима. Наличие защитного подшипника в нижней части обеспечивает сохранность узла при аварийном останова или при кратковременной потере питания.
Все внутренние поверхности, контактирующие с газом, имеют коррозионностойкое покрытие. Насос допускает откачку технологических газов, применяемых в микроэлектронике и нанесении покрытий, при условии использования защитного (барьерного) газа через порт продувки. Для защиты низковакуумных частей и электроники предусматривается подача азота 20 см³/мин через стандартный порт KF10.
Температурный и тепловой контроль
Насос CXF-200/1401 оснащён системой поддержания температуры. В конструкцию заложены электрические нагреватели и каналы водяного охлаждения. В процессе работы контроллер отслеживает температуру корпуса, тепло, поступающее с охлаждающей водой, и теплообмен через защитный газ, после чего удерживает корпус насоса в температурном интервале, исключающем конденсацию продуктов процесса и осаждение паров на элементах ротора. Это особенно важно при плазменном травлении, работе с фторсодержащими и другими реакционноспособными газами, склонными к образованию твёрдых отложений.
Водяное охлаждение является обязательным. Для надёжной работы требуется расход охлаждающей воды не менее 2 л/мин при температуре 10–25 °C и давлении порядка 0,15 МПа. Нарушение параметров охлаждения приводит к снижению ресурса и автоматическому ограничению мощности со стороны контроллера.
Интеграция и управление
Турбомолекулярный насос KYKY CXF-200/1401 рассчитан на применение с внешним контроллером серии CXF-1401, который обеспечивает запуск, разгон, поддержание номинальных оборотов и управляет магнитной подвеской. Питание возможно от сети 220 В ±10 % 50 Гц или от сети 110 В ±10 % 60 Гц, что облегчает применение насоса в международных проектах и в составе импортного технологического оборудования. Контроллер передает сигналы состояния, аварий и рабочие параметры в систему управления заказчика, что позволяет организовать автоматическую блокировку технологического процесса при выходе вакуумных параметров за пределы допуска.
Выхлопной патрубок насоса выполнен под фланец KF40, что упрощает подключение к предвакуумной линии и даёт возможность применять стандартные форвакуумные насосы без сложных переходников. Входной патрубок — DN200 ISO-F (также возможны исполнения ICF и LF), что соответствует типовым подключениям для высоковакуумных камер среднего объёма и ВЧ-реакторов.
Области применения
Модель CXF-200/1401 целесообразно применять в установках CVD и PVD для напыления плёнок, в ионно-плазменных и травильных машинах, в производстве полупроводников и фотонных компонентов, в вакуумных стендах для калибровки датчиков и измерительной аппаратуры, в криогенных и ускорительных проектах, где требуется низкий уровень вибраций и отсутствие масляных загрязнений. Отсутствие механических подшипников и минимальная вибрация делают насос пригодным для работы в составе высокочувствительных масс-спектрометров и научных вакуумных систем.
Технические характеристики турбомолекулярного насоса KYKY CXF-200/1401
| Параметр | Значение для CXF-200/1401 |
|---|---|
| Тип насоса | Турбомолекулярный с активной магнитной подвеской ротора |
| Входной фланец | DN200 ISO-F (варианты DN200 ICF, DN200 LF) |
| Выхлопной фланец | KF40 |
| Быстрота откачки по N₂ | 1280 л/с |
| Быстрота откачки по Ar | 1100 л/с |
| Быстрота откачки по He | 880 л/с |
| Быстрота откачки по H₂ | 560 л/с |
| Степень сжатия по N₂ | > 1×10⁸ |
| Степень сжатия по Ar | > 1×10⁸ |
| Степень сжатия по He | > 1×10⁴ |
| Степень сжатия по H₂ | > 1×10³ |
| Предельное давление (Vitон) | 1,0×10⁻⁷ Па |
| Предельное давление (металл. уплотнение) | 1,0×10⁻⁸ Па |
| Максимальное форвакуумное давление при длительной работе | 1100 Па |
| Порт продувки (защитный газ) | KF10 |
| Расход защитного (барьерного) газа | 20 см³/мин (N₂) |
| Скорость вращения ротора | 30000 об/мин |
| Время пуска | не более 6 мин |
| Время останова | не более 8 мин |
| Охлаждение | водяное, 2 л/мин, 10–25 °C |
| Питание | AC 220 В ±10 % 50 Гц или AC 110 В ±10 % 60 Гц |
| Контроллер | модель CXF-1401 |
| Монтажное положение | любое |
| Масса | 51 кг |
Преимущества применения CXF-200/1401
Отсутствие масла и смазочных материалов в рабочей зоне исключает загрязнение высоковакуумной камеры и повышает воспроизводимость технологического процесса. Низкий уровень вибраций и акустического шума позволяет размещать насос вблизи чувствительных измерительных приборов. Магнитная подвеска существенно снижает требования к сервису и обеспечивает длительную наработку на отказ. Наличие антикоррозионной обработки и системы подогрева корпуса позволяет эксплуатировать насос в агрессивных средах без потери вакуумных характеристик. Совместимость по фланцам ISO-F и ICF облегчает внедрение насоса в существующие европейские и азиатские технологические линии.
Турбомолекулярный насос KYKY CXF-200/1401 рекомендуется использовать в составе комбинированной вакуумной системы с производительным форвакуумным насосом (сухим спиральным или пластинчато-роторным), обеспечивающим давление на выхлопе не выше 1100 Па. При такой конфигурации обеспечивается устойчивый высоковакуумный режим и минимальное время достижения рабочего давления.