Hệ chân không có chức năng hút chân không trong buồng công tác xuống áp suất khí cơ bản thấp theo yêu cầu và duy trì áp suất khí công tác trong buồng không đổi trong quá trình nguồn ion hoạt động. Hệ chân không cần phải đáp ứng các yêu cầu sau:
• Buồng chân không cần có kích th−ớc phù hợp với tính năng của nguồn ion. Mật độ dòng ion bắn phá trên một đơn vị diện tích đế là thông số ảnh h−ởng quan trọng tới chất l−ợng của màng mỏng lắng đọng bằng ph−ơng pháp IAD [35]. Mật độ dòng ion bắn phá trên đơn vị diện tích tỉ lệ nghịch với bình ph−ơng khoảng cách giữa nguồn ion và đế. Nếu muốn duy trì giá trị mật độ dòng ion bắn phá trên đơn vị diện tích đế nằm trong giới hạn nhất định thì rõ ràng mỗi nguồn ion cụ thể chỉ có thể đảm bảo giá trị này tại cự li giới hạn nhất định giữa nguồn ion và đế (xem mục 2.3). Thông th−ờng để tận dụng tối đa thể tích buồng chân không, nguồn ion đ−ợc bố trí sát với đáy của buồng chân không, và đế bố trí gần đỉnh trên của buồng chân không. Nh− vậy buồng chân không có kích th−ớc hợp lí sẽ là buồng mà khoảng cách đỉnh-đáy buồng xấp xỉ cự li giới hạn của nguồn ion đ−ợc sử dụng.
• Tốc độ hút của hệ bơm chân không phải đủ lớn. Trong quá trình nguồn ion hoạt động khí công tác liên tục đ−ợc cấp vào, tốc độ hút của bơm chân không phải đủ lớn để duy trì áp suất khí d− trong buồng công tác đủ thấp theo yêu cầu chung của cả quá trình IAD. Quan hệ giữa tốc độ hút của hệ bơm chân không và l−u l−ợng khí cấp vào đ−ợc biểu diễn bằng công thức sau [48]: P F S =0.0127* (2.1) trong đó:
S là tốc độ hút của bơm chân không (lít/giây) P là áp suất khí (Torr)
F là l−u l−ợng khí cấp vào buồng chân không qua nguồn ion (SCCM). L−u l−ợng khí đ−ợc đo bằng đơn vị SCCM (Standard Cubic Centimeter per Minute- Xăngtimet khối khí trong một phút tại điều kiện tiêu chuẩn).
Các công trình nghiên cứu [33], [34], [35] về ph−ơng pháp IAD cho biết khoảng thông số phù hợp đối với l−u l−ợng khí cấp cho nguồn ion là 5-50sccm, áp suất khí d− trong buồng chân không 1.10-4-ữ3.10-4Torr. Gán các giá trị l−u l−ợng khí và áp suất khí d− này vào công thức (2.1), chúng tôi xác định công suất hút cần thiết của hệ bơm chân không. Kết quả đ−ợc ghi trong bảng 2.1
Bảng 2.1. Quan hệ L− −u l ợng khí-Tốc độ hút của hệ bơm chân không. Tốc độ hút của hệ bơm chân không (lít/giây) L−u l−ợng khí cấp
cho nguồn ion (SCCM) áp suât khí d− 1.10-4 Torr áp suât khí d− 2.10-4 Torr 1 127 63,5 5 635 317,5 10 1270 635 20 2540 1270 23,5 3000 47 3000 50 6350 3175
Số liệu tính toán trong bảng 2.1 cho phép chúng tôi kết luận: Thiết bị chân không B55 (công suất hút của hệ bơm chân không 3000 lít/giây) có thể đáp ứng yêu cầu xây dựng hệ thiết bị IAD thử nghiệm. Thiết bị B-55 hiện đang đ−ợc sử dụng tại phòng Công nghệ màng mỏng-Viện ứng dụng công nghệ trong các nghiên cứu về màng mỏng quang học. Thiết bị B-55 đ−ợc chế tạo bởi công ty Vakuum Technique Dresden-CHDC Đức. Thông số kĩ thuật của thiết bị B-55 đ−ợc ghi trong bảng 2.2.
Bảng 2.2.Thông số kĩ thuật thiết bị chân không B-55[73]
Đặc tính Thông số
Kiểu buồng chân không Hình trụ bằng thép không rỉ Kích th−ớc buồng chân không ∅550mm X 600mm
Bơm chân không thấp Bơm 2 tầng kiểu van quay tr−ợt, công suất hút 30m3/giờ
Bơm chân không cao Bơm khuyếch tán hơi dầu, công suất hút 3000l/giây
Van chân không Van kiểu tr−ợt dẫn động bằng động cơ điện Chân không cực tiểu 5.10-6Torr
Thiết bị đo chân không + Chân không thấp đo bằng thiết bị M201, cảm biến kiểu Pirani
+ Chân không cao đo bằng thiết bị M401, cảm biến kiểu Penning
Công suất điện tiêu thụ cực đại 10KVA Trọng l−ợng tổng cộng của thiết bị 1200kg