吸附阵及具有该吸附阵的低温泵制造技术

本发明专利技术公开一种吸附阵及具有该吸附阵的低温泵，吸附阵包括传热板、连接板，传热板上设置若干个低温板，低温板的外侧轮廓为圆弧形，所有低温板的外侧轮廓位于同一个虚拟的球面上；低温板上设置吸附材料。低温泵包括上述吸附阵、制冷机、壳体，壳体中设置辐射冷屏，吸附阵通过连接板安装在二级冷却台端部，连接板垂直于二级冷却台轴线，二级冷却台及吸附阵均位于辐射冷屏内部；辐射冷屏开口处设置障板，壳体开口处设置泵口法兰，辐射冷屏开口朝向与壳体开口朝向相同，辐射冷屏的轴线与壳体的轴线重合，一级冷却台、二级冷却台的轴线垂直于辐射冷屏的轴线。本发明专利技术的优点在于：H

【技术实现步骤摘要】
吸附阵及具有该吸附阵的低温泵
本专利技术涉及低温真空
，具体涉及一种吸附阵及具有该吸附阵的低温泵。
技术介绍
低温泵是利用低温表面冷凝气体的真空泵，主要通过低温冷凝和低温吸附获得超高真空。低温冷凝主要是采用低温板冷凝第一、二类气体(如CO2、N2、Ar等)，以N2为例，如低温板温度小于等于20K，压力将小于10-8Pa。但超高真空的获得仅仅依靠低温冷凝是不够的，第三类气体H2、He、Ne在20K的平衡蒸汽压力太高，不能被低温冷凝在低温板上。低温吸附主要是采用低温下的吸附材料捕获第三类气体，获得超高真空。由于低温泵具有大抽速、高极限真空且清洁无油的特点，广泛应用于半导体和集成电路的制造过程中。离子注入工艺是半导体芯片制造中一项至关重要的工艺，先进电路的主要掺杂步骤都采用离子注入完成。离子注入工艺要求10-6Torr量级的工作真空，注入工艺会从晶圆中释放气体，产生的气体中90％是来自光刻胶掩蔽层产生的H2，因此要求低温泵对H2具有极高的抽速，能够将真空腔体内的H2快速抽除，也要求低温泵对H2具有大的吸附容量，延长低温泵的再生时间，提高离子注入机的生产效率，因此离子注入机需要一款对H2具有高抽速和大容量的低温泵。现有技术中，如公开号为CN110925164A的中国专利技术专利申请公开了一种离子注入机用高性能低温泵，包括壳体、制冷机、辐射冷屏、障板，还包括被所述辐射冷屏和所述障板包围的吸附阵和转接板，所述吸附阵包括冷头帽、传热板和低温板，所述低温板表面设有吸附材料，所述冷头帽固定安装于所述传热板的上端且正对低温泵的吸气口，所述二级冷却台通过所述传热板的侧壁开口伸入所述传热板内腔并与所述转接板安装连接，所述转接板同时与所述冷头帽安装连接。该低温泵能够从一定程度上获得大抽速，但是受制于其整体结构，抽速有限。现有低温泵内部是障板保护的杯状或圆筒状吸附阵，障板用于冷凝第一类气体，吸附阵外表面用于冷凝第二类气体，并在吸附阵内表面粘附吸附材料用于吸附第三类气体(诸如H2、He、Ne)，这种结构保证低温泵对所有气体均具有一定的抽速。低压环境下气体沿着直线向前运动，由于吸附材料处于吸附阵内表面被吸附阵保护，氢气通过泵口后无法直接到达吸附材料，这样虽然可以防止第一、二类气体在吸附材料表面被吸附而阻塞吸附材料内部气孔，但这种结构的低温泵严重降低了H2捕集系数，该捕集系数与低温泵对H2的抽速正相关，这个结构造成对H2抽速的降低。椰基活性炭具有高比表面积、良好的孔隙结构、平衡吸附量大、平衡压强低以及对氢、氦等小分子具有较强吸附能力等特点，普遍被认为是以氢或氦为主要气体负载的低温吸附泵的优选吸附剂。活性炭的吸附能力由孔结构(孔形状、孔径及分布)、表面功能团以及吸附质分子尺寸所决定，孔结构对活性炭的吸附性能有时甚至有决定性的影响。国际理论(化学)与应用化学联合会(IUPAC)将吸附孔的宽度划分为4个等级，它们依次为亚微孔w<0.8nm、微孔0.8nm<w<2.0nm、中孔2.0nm<w<50.0nm、大孔w>50.0nm。氢分子的大小为0.1nm，因此亚微孔的数量决定了活性炭对H2的吸附能力。目前市场上活性炭主要用于吸附大分子气体，因此微孔及中孔占据孔隙的大多数，但是对于低温泵使用的活性炭，主要吸附物质是H2，直径大于0.8nm的微孔及中孔，H2被吸附后由于孔径远大于H2的分子直径，部分H2会发生脱附重新回到低温泵中，造成低温泵对H2的抽速损失。只有孔径小于0.8nm的超微孔对H2具有超强的吸附能力并保证H2被吸附后进入孔内部不会重新脱附，因此市场上使用的活性炭不能完全满足低温泵对活性炭的使用要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：现有技术中H2无法直接快速的到达吸附材料并被捕获，影响低温泵对H2的抽速。本专利技术是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种吸附阵，包括环形的传热板，传热板内部设置有连接板，传热板的板面垂直于连接板；所述传热板外侧板面上设置有若干个低温板，所有低温板均垂直于连接板，低温板垂直于其所处位置的传热板的板面，低温板的内侧朝向传热板的内部，低温板的外侧轮廓为圆弧形，所有低温板的外侧轮廓位于同一个虚拟的球面上；所述低温板上设置有吸附材料。本专利技术中的吸附阵在实际应用时，将低温板的外侧轮廓设置成圆弧形的，各个低温板形成一个类似于球形的结构，吸附阵结构设计成球状，充分利用球状结构内部的空间，将其实际应用在低温泵中时，在正对泵口的投影面积有效的空间下实现更大的吸附材料有效的粘附位置，较常规低温泵增加了吸附材料的粘附面积，提升了低温泵的性能，吸附阵结构使H2进入泵口后快速被吸附材料捕获，提高H2捕集系数，提升低温泵对H2的抽速。优化的，所述连接板包括本体，本体的第一端为圆弧形，本体的第二端设置有宽度小于本体的连接部，连接部端部设置有垂直于本体及连接部的安装板，安装板贴在传热板内部，所述本体及连接部通过安装板安装在传热板内部。优化的，所述传热板包括两个相同且对称设置的弯曲板，两弯曲板开口相向设置；所述弯曲板的两端平行，弯曲板的中间部分垂直于弯曲板的两端，弯曲板中间部分与弯曲板端部之间通过平板部连接。优化的，所述弯曲板的两端对称。优化的，平板部与弯曲板端部宽度相等。优化的，所述弯曲板每个端部设置一个低温板，每个平板部设置一个低温板，弯曲板中间部分设置四个低温板。优化的，弯曲板中间部分的四个低温板中，位于两侧的低温板的内侧边与弯曲板中间部分的外壁平齐；其余低温板的内侧边上设置豁口，豁口插在弯曲板上。优化的，所述吸附材料采用柱状椰壳活性炭，柱状椰壳活性炭的孔径小于0.8nm。亚微孔的数量决定了活性炭对H2的吸附能力，对于低温泵使用的活性炭，主要吸附物质是H2，直径大于0.8nm的微孔及中孔，H2被吸附后由于孔径远大于H2的分子直径，部分H2会发生脱附重新回到低温泵中，造成低温泵对H2的抽速损失。只有孔径小于0.8nm的超微孔对H2具有超强的吸附能力并保证H2被吸附后进入孔内部不会重新脱附，吸附材料使用柱状椰壳活性炭，活性炭粘附前对其进行预处理以获得更高的比表面积和亚微孔占比，首先使用低浓度的HCl放在超声波中对活性炭进行清洗，超声波可以使活性炭部分大孔及中孔发生坍塌，形成更多的微孔和亚微孔，HCl可以去除活性炭形成工艺中残留的金属灰分，打开被堵塞的微孔，然后使用纯水多次清洗至溶液呈中性，最后使用烘箱对活性炭进行长时间烘烤，去除活性炭吸收的水分，最终获得的活性炭具有更高的微孔及亚微孔占比，更加适合作为低温泵的吸附材料。优化的，所述吸附材料阵列分布在低温板的两侧。本专利技术还公开一种低温泵，包括上述任一种吸附阵，还包括制冷机、壳体，制冷机的一级冷却台、二级冷却台位于壳体中；所述壳体中设置有辐射冷屏，辐射冷屏通过螺栓与一级冷却台热连接，吸附阵通过连接板安装在二级冷却台端部，且连接板垂直于二级冷却台轴线，二级冷却台及吸附阵均位于辐射冷屏内部；辐射冷屏开口处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸附阵，其特征在于：包括环形的传热板(6)，传热板(6)内部设置有连接板(5)，传热板(6)的板面垂直于连接板(5)；/n所述传热板(6)外侧板面上设置有若干个低温板(7)，所有低温板(7)均垂直于连接板(5)，低温板(7)垂直于其所处位置的传热板(6)的板面，低温板(7)的内侧朝向传热板(6)的内部，低温板(7)的外侧轮廓为圆弧形，所有低温板(7)的外侧轮廓位于同一个虚拟的球面上；/n所述低温板(7)上设置有吸附材料(8)。/n

【技术特征摘要】
1.一种吸附阵，其特征在于：包括环形的传热板(6)，传热板(6)内部设置有连接板(5)，传热板(6)的板面垂直于连接板(5)；
所述传热板(6)外侧板面上设置有若干个低温板(7)，所有低温板(7)均垂直于连接板(5)，低温板(7)垂直于其所处位置的传热板(6)的板面，低温板(7)的内侧朝向传热板(6)的内部，低温板(7)的外侧轮廓为圆弧形，所有低温板(7)的外侧轮廓位于同一个虚拟的球面上；
所述低温板(7)上设置有吸附材料(8)。


2.根据权利要求1所述的吸附阵，其特征在于：所述连接板(5)包括本体(51)，本体(51)的第一端为圆弧形，本体(51)的第二端设置有宽度小于本体(51)的连接部(52)，连接部(52)端部设置有垂直于本体(51)及连接部(52)的安装板(53)，安装板(53)贴在传热板(6)内部，所述本体(51)及连接部(52)通过安装板(53)安装在传热板(6)内部。


3.根据权利要求1所述的吸附阵，其特征在于：所述传热板(6)包括两个相同且对称设置的弯曲板(61)，两弯曲板(61)开口相向设置；
所述弯曲板(61)的两端平行，弯曲板(61)的中间部分垂直于弯曲板(61)的两端，弯曲板(61)中间部分与弯曲板(61)端部之间通过平板部(611)连接。


4.根据权利要求3所述的吸附阵，其特征在于：所述弯曲板(61)的两端对称。


5.根据权利要求4所述的吸附阵，其特征在于：平板部(611)与弯曲板(61)端部宽度相等。


6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杨，邓家良，曾环，武义锋，
申请(专利权)人：安徽万瑞冷电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34