一种低温泵吸附阵的制作方法

1.本公开属于低温真空技术领域，更具体涉及一种低温泵吸附阵。


背景技术：

2.真空镀膜是指在高真空的条件下加热金属或非金属材料，使其蒸发并凝结于镀件 (金属、半导体或绝缘体)表面而形成薄膜的一种方法，真空镀膜需要真空条件，而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冷伞片冷凝第一、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10-8
pa。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，不能被低温冷凝在冷伞片上。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。吸附阵结构多采用多层冷伞片堆成伞状的结构，把4mm左右厚的紫铜板弯成u型作为传热板，把圆环型冷伞片冲压成型后镀镍，内层粘结活性炭，再通过铜铆钉铆接至传热板，组成一个吸附阵。吸附阵外表面用于冷凝第二类气体，内表面用于吸附第三类气体，气体一般先碰到冷凝面再碰到吸附面上，这种结构保证低温泵对所有气体均具有一定的抽速。
3.起初，小型自屏蔽低温泵，都是从美、日进口的，进口过程比较困难，周期较长，经费还比较贵。而且，活性炭的数量和牢固度对低温泵的排气能力十分重要，但现有低温泵存在吸附阵金属表面与活性炭之间胶水的附着力不足，使用一段时间后容易脱落、吸附阵活性炭的量少，吸附气体(h2，ar)容易饱和，低温泵再生周期短的问题。
4.为解决进口难题，我国研制出小型制冷机低温泵，如公开号为cn201288651y的一种小型制冷机低温泵：主要包括冷头、壳体、冷屏、二级冷板、障板，其中，冷屏设置在壳体内部，二级冷板设置在冷屏内部，冷头通过其法兰固定在壳体中线上并穿过壳体，在壳体内部通过其一级法兰与冷屏连接，在冷屏内通过其二级法兰与二级冷板相连接，障板与冷屏组成光学封闭结构，将二级冷板包围在其中。该公开中，二级冷板整件外表面镀银抛光，吸附板内表面用低温胶粘结椰壳活性炭，活性炭采用直径为1mm-2mm、长度为2mm-3mm的圆柱体形状，螺钉连接处采用铟片连接。该公开仍存在吸附阵金属表面与活性炭之间胶水的附着力不足、吸附阵活性炭的量少，吸附气体(h2，ar)容易饱和的问题。


技术实现要素：

5.本公开针对现有技术中，小型低温泵存在的，吸附阵金属表面与活性炭之间胶水的附着力不足，使用一段时间后活性炭容易脱落、吸附阵活性炭的量少，吸附气体(h2， ar)容易饱和，低温泵再生周期短的问题，提供一种低温泵吸附阵，该低温泵吸附阵上吸附的活性炭数量较多，且活性炭附着力好，不易脱落，提高了吸附阵的吸附性能，延长了活性炭的饱和时间，延长了低温泵再生周期。
6.本公开的构思之一在于，吸附阵包括冷伞片，冷伞片包括第一冷伞片和用于连接气缸端部的第二冷伞片，第一冷伞片、第二冷伞片上粘附有活性炭，第一冷伞片上设置有方
形孔，所述方形孔用于供气缸通过或用于通气。而现有技术中设置圆形孔，方形孔相对圆形孔，一是加工更方便，二是减少了打孔面积，使得平板部上能粘附更多活性炭，延长活性炭的饱和时间，延长低温泵再生周期。
7.本公开的另一构思在于，通过在第一冷伞片、第二冷伞片上加工通孔，增加胶水附着度从而提高活性炭的附着度。
8.本公开的另一构思在于，相邻的冷伞片之间通过支柱相连，连接处用螺栓紧固并垫有铟片和垫片，能增加面与面之间的贴合度，增加接触面积，更有利于温度传导。
9.本公开的另一构思在于，通过调整活性炭的直径大小及粘附区域，增加活性炭的表面积，进一步提高吸附阵的吸附性能。
10.本公开的另一构思在于，对吸附阵外表面的涂层进行优化，以提高产品的耐腐蚀性，提高反射率，减轻冷头的温度负载。
11.本公开提供的方案如下：一种低温泵吸附阵，包括冷伞片，冷伞片上粘附有活性炭，所述吸附阵与气缸、冷头连接，冷伞片包括第一冷伞片、第二冷伞片，所述第一冷伞片居中设置有方形孔，所述方形孔用于通气或安装气缸，所述第二冷伞片用于连接气缸端部；
12.其中，第一冷伞片包括第一平板部和第一环绕部，第一环绕部的内壁和第一平板部上粘附有活性炭，所述第一平板部基本为圆片状，所述第一环绕部沿第一平板部的外沿环绕一周设置，所述第一冷伞片在平行于第一平板部方向上的投影呈等腰梯形；所述第二冷伞片包括第二平板部和第二环绕部，所述第二平板部平行于第一平板部，所述第二环绕部平行于第一环绕部，第二环绕部形状与第一环绕部形状相同。
13.进一步的，本公开在粘附活性炭前，先对第一平板部、第二平板部做粗糙度处理，并在第一环绕部、第二环绕部加工通孔以增加胶水附着力。
14.本方案有益效果有：
15.1.本公开在第一平板部、第二平板部打方形孔，相对现有的打圆形孔，一是加工更方便，二是减少了打孔面积，使得平板部上能粘附更多活性炭，本公开相比市面上同类的圆型冷伞，单个冷伞片单面可增加约51cm2的粘活性炭的面积，能够延长活性炭的饱和时间，延长低温泵再生周期。
16.2.现有技术中胶水粘不牢，活性炭容易脱落，本公开通过加工通孔以增加胶水粘力，再粘附活性炭，能够提高活性炭的附着度，减少活性炭的掉落概率，保障活性炭的数量，延长活性炭的饱和时间。
17.在一些实施例中，所述吸附阵还包括支柱，相邻的冷伞片之间通过支柱相互连接，而现有技术中，多个冷伞片之间通过长连接柱连接(每根长连接柱与所有冷伞片连接)，将冷伞片一层层串连到连接柱上多有不便，并且由于加工误差、接触面不贴合等原因，相邻冷伞片间的导热效果难以保障。本公开的冷伞片层层相连，接触更好，更有利于温度传导。
18.进一步的，冷伞片与支柱通过螺栓相连，连接处垫有铟片和垫片，进一步增加面与面之间的贴合度及接触面积，导热更好。
19.在一些实施例中，所述冷伞片还包括冷伞底片，冷伞底片与第一冷伞片通过支柱连接，冷伞底片上同样粘附有活性炭，能冷凝和吸附气体。
20.在一些实施例中，所述活性炭设置为柱状椰壳炭，所述第一平板部、第二平板部上粘附直径2mm的柱状椰壳炭，第一环绕部、第二环绕部上粘附直径5mm的柱状椰壳炭，能够增
加活性炭的表面积，进一步提高吸附阵的吸附性能。
21.在一些实施例中，吸附阵的外表面做cu+ag涂层处理，以提高产品的耐腐蚀性，减少真空镀膜机镀膜过程中产生的酸性化合物(绿锈)对基材的腐蚀，延长吸附阵的使用寿命，同时，涂层可以提高反射率，反射更多的热量，减轻冷头的温度负载。而现有技术中，吸附阵通常采用镍涂层，抗腐蚀性及零件间的温度传导相对弱，导致整个吸附阵表面温度分布不均匀，对气体的冷凝、吸附效果不佳。
22.在一些实施例中，吸附阵采用旋压及冲压工艺加工而成，吸附阵整体具有更好的强度和硬度，重量更轻，旋压后，所述第一冷伞片在平行于第一平板部方向上的投影呈等腰梯形，并且在该方向上，第一环绕部与第一平板部的夹角为105度到120度。
23.优选的，所述第一环绕部与第一平板部的夹角为113度。
24.相比部分现有低温泵的第一环绕部垂直第一平板部设置，倾斜设置可以反射更多的热量，降低冷头负载。
25.进一步的，所述第二平板部的厚度大于所述第一平板部的厚度，提高第二平板部的负荷能力，防止第二平板部安装气缸后形变。
26.本公开吸附阵的工作原理是利用活性炭将腔体内游离的水汽、h2、ar等其他杂质气体吸附，更有效地达到腔体内低温真空的环境，同时反射多余热量，减轻冷头负担，完成一次又一次的循环再生。
附图说明
27.以下将结合附图和优选实施例来对本公开进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本公开范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。
28.图1：本公开提供的一种低温泵吸附阵的立体结构示意图；
29.图2：本公开提供的一种低温泵吸附阵的俯视图；
30.图3：本公开提供的一种低温泵吸附阵的剖视图；
31.图4：本公开提供的一种低温泵吸附阵的局部结构放大图；
32.图5：本公开提供的一种第一冷伞片的俯视图；
33.图6：本公开提供的一种第一冷伞片的立体结构示意图；
34.图7：本公开提供的一种第二冷伞片的立体结构示意图；
35.图8：本公开提供的一种支柱的结构示意图；
36.图9：本公开提供的一种冷伞底片的结构示意图；
37.其中，1、第一冷伞片；11、第一平板部；12、第一环绕部；13、通孔；14、方形孔； 2、冷伞底片；3、支柱；31、安装板；4、螺栓；5、铟片；6、活性炭；7、第二冷伞片； 71、第二平板部；72、第二环绕部。
具体实施方式
38.下面结合附图，对本公开作详细的说明。
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
和冷伞底片2，相邻的冷伞片(冷伞片包括五个第一冷伞片1、一个第二冷伞片7及冷伞底片2)通过支柱3相连。
52.如图8所示，支柱3基本呈方管状，支柱3的外侧面粘附有活性炭6。冷伞片层层相连，接触更好，更有利于温度传导。
53.支柱3设有安装板31，安装板31与第一平板部11平行，安装板31与第一冷伞片 1、第二冷伞片7通过螺栓4相连，并且在连接处垫有垫片和铟片5，铟片5和垫片能进一步增加面与面之间的贴合度及接触面积，导热更好。
54.冷伞底片2结构如图9所示，冷伞底片2基本为圆形，冷伞底片2与底层的第一冷伞片1通过支柱3相连，如图3所示，冷伞底片2的直径小于环绕部形成的敞口的大小，冷伞底片2上设置有与第一冷伞片1的方形孔14相同的镂空区，冷伞底片2的上表面粘附有活性炭6。图9中的斜线部分与图5示意相同，表示粘碳前需要拉丝处理的加工区域。
55.实施例三、基于实施例一或二，本公开提供进一步细化的低温泵吸附阵，第一环绕部12、第二环绕部72的通孔13设置为直径2mm的小孔，活性炭6使用柱状椰壳炭，第一平面部及第二平面部粘附有直径3mm的柱状椰壳炭，第一环绕部12及第二环绕部 72粘附有直径5mm柱状椰壳炭。
56.第一冷伞片1、第二冷伞片7采用旋压工艺、冲压工艺加工而成，吸附阵整体具有更好的强度和硬度，重量更轻。
57.为了提高第二平板部71的负荷能力，防止第二平板部71安装气缸后形变，第二平板部71的厚度大于第一平板部11的厚度，第二平板部71的厚度可以为第一平板部11 厚度的两倍。
58.第一冷伞片1在平行于第一平板部11的投影方向上呈等腰梯形，并且在该方向上，第一环绕部12与第一平板部11的夹角为105度到120度，优选为113度，第一环绕部 12倾斜设置可以反射更多的热量，降低冷头负载，第二环绕部72同理。
59.现有技术中，吸附阵通常采用镍涂层，抗腐蚀性及零件间的温度传导相对弱，导致整个吸附阵表面温度分布不均匀，对气体的冷凝、吸附效果不佳。本实施例中，吸附阵的表面做cu+ag涂层处理，以提高产品的耐腐蚀性，减少真空镀膜机镀膜过程中产生的酸性化合物(绿锈)对基材的腐蚀，延长吸附阵的使用寿命，同时，涂层可以提高反射率，反射更多的热量，减轻冷头的温度负载。
60.在加工第一冷伞片1、第二冷伞片7、冷伞底片2时，先进行钻孔、成型、去毛刺等，对铜材料表面进行镜面处理，再电镀涂层，再粘附活性炭6，并且粘碳时穿戴白色纯棉手套，保证产品表面光滑平整，用于提高热量反射能力，减少腔体热量对吸附阵的影响。
61.以上对本公开进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。