本指南評(píng)估了鋁和不銹鋼真空室的特性、組件和性能。與塑料真空室相比，金屬真空室適用于需要保持內(nèi)部溫度、熱/冷循環(huán)、極端溫度范圍和低脫氣速率的應(yīng)用。盡管它們需要較大的前期費(fèi)用，但不銹鋼真空室由于其耐用性、更長(zhǎng)的使用壽命和最少的維護(hù)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看具有成本效益。通過了解材料、施工技術(shù)和設(shè)計(jì)方法，您可以做出明智的決策并確保真空工藝的成功。

• 用于泄漏測(cè)試、真空干燥、脫氣的真空室
• 用于應(yīng)力和壓力測(cè)試的真空室
• 用于大氣模擬和測(cè)試的真空室

鋁和不銹鋼真空室材料性能

與塑料真空室替代品相比，不銹鋼和鋁制真空室材料具有幾個(gè)有利的屬性。在這些材料之間進(jìn)行選擇時(shí)：

如果您在不銹鋼真空室和鋁制真空室之間做出決定，請(qǐng)考慮以下一些重要區(qū)別。

真空材料和脫氣速率

脫氣速率：脫氣是指釋放出滯留在材料中的氣體，這種氣體會(huì)因暴露于越來越低的壓力而被放大。脫氣會(huì)污染真空環(huán)境，并影響壓力穩(wěn)定性和泵效率等性能因素。

與鋁相比，不銹鋼通常具有較低的釋氣速率，使其適用于低真空和超高真空 （UHV） 應(yīng)用。較低的脫氣速率對(duì)于高真空和超高真空應(yīng)用至關(guān)重要，以防止壓力變化、減少泵負(fù)載并確保測(cè)量精度。光譜分析、表面成分評(píng)估和薄膜厚度評(píng)估等應(yīng)用更容易受到污染物和壓力波動(dòng)引起的不準(zhǔn)確的影響。

對(duì)于真空室材料的釋氣速率比較，以下值表示真空環(huán)境中材料表面釋放的氣體量，以每線性厘米每秒托升數(shù)表示：

資料來源：Phil Danielson |R&D 雜志，2003 年 <> 月

真空室性能和成本的擴(kuò)展考慮因素

滲透性：鋁更容易受到表面缺陷和滲透性問題的影響，這可能導(dǎo)致更高的脫氣率。然而，這可以通過表面處理（如陽極氧化或使用擴(kuò)散屏障）在一定程度上緩解。

化學(xué)相容性：鋁和不銹鋼都對(duì)各種化學(xué)品具有出色的抵抗力，但不銹鋼更適合用于具有刺激性化學(xué)品或腐蝕性物質(zhì)的環(huán)境。鋁與某些化學(xué)品的反應(yīng)性限制了它在存在腐蝕性氣體的環(huán)境中的使用。

導(dǎo)熱系數(shù)在涉及大量熱負(fù)荷的過程中非常重要。鋁的導(dǎo)熱性高于不銹鋼，這在需要高效散熱或溫度循環(huán)的應(yīng)用中可能具有優(yōu)勢(shì)。不銹鋼具有散熱較慢、溫度范圍較快等優(yōu)點(diǎn)，使其適用于需要極端溫度循環(huán)或長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫下的任務(wù)。

重量和可加工性： 不銹鋼以其高強(qiáng)度和硬度而聞名，比鋁更具加工性。它需要更大的力和功率，導(dǎo)致工具磨損增加，需要更堅(jiān)固的設(shè)備。鋁比不銹鋼更輕、更容易加工，這有利于以較低的制造成本定制饋通端口、閥門和計(jì)量表。

密封真空焊接：擴(kuò)展鋁和不銹鋼材料的設(shè)計(jì)自由度和定制制造能力。這兩種材料都可能帶來挑戰(zhàn)，并且高度依賴于特定的焊接技術(shù)和條件。鋁焊縫需要更周到的清潔度、接頭設(shè)計(jì)和焊接技術(shù)方法。真空密封鋁焊縫更難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槿绻コ采w材料，該材料更容易出現(xiàn)冷卻不均勻、表面氧化和泄漏路徑的發(fā)展。因此，當(dāng)定制制造需要密封焊縫時(shí)，不銹鋼是一種更寬容的材料。

成本：雖然鋁通常更具成本效益，但隨著時(shí)間的推移，不銹鋼具有卓越的耐用性和較低的維護(hù)成本。盡管不銹鋼真空室的前期成本較高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，其更高的耐用性和化學(xué)彈性可以節(jié)省大量成本并減少維護(hù)負(fù)擔(dān)。

真空室形狀、幾何形狀和撓度

真空室的幾何形狀和真空室外殼是購(gòu)買任何真空室的關(guān)鍵考慮因素。球形、方形或矩形腔室之間的選擇在很大程度上取決于最終用戶的大小、形狀和訪問偏好。Terra 采用多種設(shè)計(jì)策略來減少和防止這些問題，例如可最大限度地減少撓曲的固有堅(jiān)固形狀，以及由高質(zhì)量硬件支持的堅(jiān)固密封件。

撓度是指腔室結(jié)構(gòu)的變形或位移，當(dāng)外部結(jié)構(gòu)受到外部大氣壓時(shí)發(fā)生。這種相互作用可能導(dǎo)致多種故障，包括開裂、泄漏或完全崩潰。

球形真空室受益于所有側(cè)面的壓力均勻分布，因此在低壓下表現(xiàn)出最大的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。這就是為什么您會(huì)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)深海船只和潛艇都保持圓柱形或球形的原因。

球形腔室以其在最大限度地減少材料使用、實(shí)現(xiàn)均勻真空條件以及為真空室系統(tǒng)提供具有最小撓度的理想幾何形狀方面的效率而聞名。然而，有幾個(gè)因素會(huì)使球形腔室不太實(shí)用。

球形腔室提供最少的內(nèi)腔空間，并且由于其獨(dú)特的幾何形狀，制造更大尺寸的成本越來越高。球形腔室需要精確而復(fù)雜的幾何形狀，要生產(chǎn)出厚度均勻的幾何形狀可能具有挑戰(zhàn)性且成本高昂。對(duì)于許多工業(yè)或高要求應(yīng)用，替代幾何形狀和非塑料材料通常更實(shí)用且更具成本效益。

圓柱形真空室由于其高強(qiáng)度和均勻的壓力分布而適用于通用應(yīng)用。圓柱形形狀最大限度地減少了應(yīng)力點(diǎn)，使其成為需要一致真空度的工藝的理想選擇。然而，圓柱形設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是它們的內(nèi)腔空間最小，并且檢修門可能會(huì)帶來限制。

方箱式真空室：箱式真空室經(jīng)常用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，易于訪問、配置靈活且制造成本最低。方形或矩形真空室適用于需要頻繁進(jìn)入真空室內(nèi)部并支持平板物體（如電路板、文件、紡織品和大容量陣列）的實(shí)驗(yàn)。平坦的墻壁最大限度地減少了光線的扭曲，無需打開門即可更容易看到腔室內(nèi)的真實(shí)形狀。

Terra 的箱形鋁制真空室和 304 不銹鋼真空室配有鉸鏈門，允許真空室的門朝上或朝前放置，具體取決于您的應(yīng)用。將腔室門朝上放置有助于安全地容納液體溢出或腐蝕性化學(xué)品。將腔室放置在門朝前的位置，使門可以輕松打開，從而加快批處理速度。

真空室組件

Terra 提供塑料和金屬真空室型號(hào)，帶有許多可定制的附件，可通過各種儀表、泵、端口、饋入件等進(jìn)行定制。

? 不銹鋼真空室配置器

? 鋁制真空室配置器

主室體：主體由優(yōu)質(zhì)鋁或不銹鋼制成，提供結(jié)構(gòu)完整性并最大限度地減少脫氣。材料的選擇會(huì)影響腔室在化學(xué)相容性、防潮性、剛度和寬溫度范圍方面的性能和耐用性。

門和端口對(duì)于進(jìn)入腔室和引入材料或儀器至關(guān)重要。同樣，門和端口必須在不影響主要結(jié)構(gòu)件的情況下集成。平坦的表面會(huì)產(chǎn)生最大的撓度，并且最容易屈曲，因此將密封法蘭與碟形頭或弧板相結(jié)合是使門在真空下更堅(jiān)固的常用方法。

真空控制模塊對(duì)于保持精確的真空度至關(guān)重要，尤其是在需要連續(xù)穩(wěn)定真空條件的應(yīng)用中。真空控制器調(diào)節(jié)泵的運(yùn)行，確保遠(yuǎn)程腔室中的真空壓力保持在高達(dá) 800 torr 的預(yù)設(shè)水平。這對(duì)于所涉及的材料或工藝需要持續(xù)暴露在特定真空條件下的測(cè)試和加工任務(wù)尤為重要。

真空計(jì)可以測(cè)量和顯示內(nèi)部真空度，以便可以從外部監(jiān)測(cè)真空壓力。對(duì)于低真空型號(hào)，Terra 的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)顯示 0-30 英寸汞柱 （Hg），但我們通常會(huì)提供根據(jù)特定客戶要求量身定制的測(cè)量?jī)x套件。

自動(dòng) RB? 安全閥：持續(xù)釋放多余的內(nèi)部氣體以保持手套箱內(nèi)的安全正壓，并使用可變釋放機(jī)構(gòu)自動(dòng)排放突然涌入的氣體。它還充當(dāng)止回閥，防止意外負(fù)壓，確保內(nèi)部條件一致。

計(jì)量閥：允許精確控制真空環(huán)境，包括壓力控制、排氣和氣體回填。高質(zhì)量的閥門和控制器對(duì)于維持和監(jiān)測(cè)一致的真空條件至關(guān)重要。所有 Terra Universal 真空室都包括兩個(gè)計(jì)量閥：一個(gè)用于施加真空，另一個(gè)用于回填氮?dú)饣蚱渌麣怏w，以及壓力讀數(shù)為 0 至 30“ Hg 的真空計(jì)。

Terra 的微型球閥 （1/4“） 允許在真空壓力的啟動(dòng)或停止期間進(jìn)行手動(dòng)真空控制。雙閥允許在施加真空之前吹掃腔室空氣，這對(duì)于需要低污染水平和精確氣體混合物的應(yīng)用非常重要。之后，可以打開閥門，讓空氣或其他氣體以受控方式重新進(jìn)入腔室，防止壓力快速變化，從而損壞設(shè)備或危及安全。

觀察窗：Terra 的鋁制和不銹鋼模型上部署了密封的 1 英寸厚的亞克力窗，可以看到腔室的內(nèi)容物?？蛇x的鋼化玻璃觀察窗可用于提高光學(xué)測(cè)試設(shè)備、相機(jī)或外部放大設(shè)備的可見性和更廣泛的支持。

通用真空室支架可確保為各種尺寸的設(shè)備提供支撐和穩(wěn)定性。可調(diào)節(jié)的伸縮構(gòu)件可實(shí)現(xiàn)精確配合。Terra 提供各種不銹鋼和粉末涂層鋼支架，以確保為您的應(yīng)用提供適當(dāng)水平的清潔度、穩(wěn)定性和耐用性。

真空室泵和真空控制模塊

真空泵對(duì)于達(dá)到和保持所需的真空度至關(guān)重要。選擇要求通常基于所需的壓力范圍和應(yīng)用靈敏度。Terra 可以幫助您確定哪種泵最適合您的應(yīng)用需求，無論是旋片式、隔膜式、皮帶驅(qū)動(dòng)還是干式粗加工系統(tǒng)。

Welch 旋片真空泵具有無磨損部件，可消除顆粒污染并防止碳?xì)浠衔锘亓?。這種設(shè)計(jì)大大降低了維護(hù)成本，只需每 20,000 小時(shí)進(jìn)行一次全面檢修。這些泵專為涉及分析儀器、研發(fā)和/或污染敏感工藝的非腐蝕性應(yīng)用而設(shè)計(jì)。Sub-D 連接器具有遠(yuǎn)程控制功能和廣泛的兼容性，可集成到大多數(shù)系統(tǒng)中。

Welch WOB-L 泵支持標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷用途，例如抽吸、真空吸盤、多漏斗過濾歧管、氣體采樣、真空干燥和自動(dòng)化技術(shù)。它不適用于需要耐腐蝕性的腐蝕性環(huán)境。

隔膜真空泵：用于粗真空和中高真空的無油隔膜泵;非常適合研究和科學(xué)應(yīng)用。耐化學(xué)腐蝕的隔膜泵型號(hào) MPC 用于腐蝕性溶劑和酸蒸氣。

皮帶驅(qū)動(dòng)型 DuoSeal 真空泵：重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、耐化學(xué)腐蝕、真空性能高：非常適合實(shí)驗(yàn)室。

干式粗抽真空泵：無油、安靜、經(jīng)濟(jì)，適用于各種實(shí)驗(yàn)室和潔凈室應(yīng)用，例如一般實(shí)驗(yàn)室使用、焊絲機(jī)和芯片鍵合機(jī)、劃線機(jī)、斷路器、切割鋸以及大多數(shù)其他微電子制造和測(cè)試設(shè)備。進(jìn)入的空氣永遠(yuǎn)不會(huì)靠近電機(jī)，較低的空氣溫度會(huì)增加整體效率和使用壽命。

真空室控制模塊

真空控制模塊專為在研究和測(cè)試應(yīng)用中精確管理真空過程而設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助控制有助于準(zhǔn)確調(diào)整真空度，優(yōu)化冷凍干燥、蒸餾和真空烘箱等工藝的條件。

Terra 的 eVAC? 高度模擬控制模塊與傳感器無縫集成，以持續(xù)監(jiān)控真空環(huán)境，從而允許實(shí)時(shí)調(diào)整真空泵的運(yùn)行。此功能提高了泵的循環(huán)效率，從而減少了磨損，并精確地保持了理想的真空條件。高級(jí)型號(hào)提供可編程的真空循環(huán)、數(shù)據(jù)記錄和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。編程功能允許在航空航天或船舶測(cè)試中進(jìn)行高級(jí)仿真，以復(fù)制真實(shí)的飛行路徑條件，例如整個(gè)飛行路徑中壓力的逐漸增加和減少。

繼續(xù)閱讀：如何在真空試驗(yàn)箱中自動(dòng)控制真空

真空室墊片和密封設(shè)計(jì)

墊圈和密封件：墊圈和密封件由彈性體或金屬等材料制成，可確保組件之間的氣密連接。墊片材料的選擇主要取決于真空度、溫度和化學(xué)相容性要求。其他考慮因素包括除氣要求、對(duì)永久或可拆卸密封件的偏好，以及在某些情況下，考慮輻射暴露。

真空O型環(huán)和墊片材料：門和端口應(yīng)設(shè)計(jì)有堅(jiān)固的密封以確保真空完整性?？刹鹦妒秸婵彰芊庾畛Ｒ姷呐渲檬怯脧椥泽w墊圈密封的法蘭或門接頭。彈性體 O 形圈（平墊圈）也很常見，鋪設(shè)在 O 形圈槽內(nèi)時(shí)最有效。墊圈和 O 形圈必須提供足夠的密封，但配件不能太緊，這會(huì)使打開腔室變得越來越困難。

• Terra 的不銹鋼真空室采用耐熱真空烘箱硅膠墊圈，可確保在門鎖定時(shí)實(shí)現(xiàn)氣密密封。
• Viton-A?（氟碳化合物）是最常用的墊片材料，因?yàn)樗哂谐錾哪突瘜W(xué)性、高溫穩(wěn)定性和整體耐用性。
• 丁基橡膠因其優(yōu)異的氣體滲透性和耐候性而受到重視，使其適用于氣密密封至關(guān)重要的應(yīng)用。
• 丁腈橡膠 （Nitrine） 具有良好的耐油性和耐溶劑性，通常用于涉及碳?xì)浠衔锏膽?yīng)用。

在超高真空 （UHV） 應(yīng)用中，壓力降至 7.5 x 10^-10 Torr 以下，金屬提供卓越的密封能力，并且可以承受 UHV 環(huán)境中經(jīng)常遇到的極低壓力和高溫。但是，重要的是要考慮到金屬墊圈對(duì)可能導(dǎo)致泄漏或真空故障的損壞和叮當(dāng)聲非常敏感，在超高真空水平下會(huì)進(jìn)一步加劇這種情況。

真空室饋入件和吞吐量集成

Terra 的真空室液/氣饋入裝置有助于將流體無縫通道到真空環(huán)境中，支持開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)。該組件安裝在客戶指定的法蘭上，并支持超高真空焊接。額外的管段延長(zhǎng)了熱路徑，確保真空安裝器件的最佳溫度維持。它還支持驅(qū)動(dòng)氣體或液體驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，從而增強(qiáng)真空系統(tǒng)的功能?？筛鶕?jù)要求提供定制配置，以滿足特定要求。

Terra 的真空室視口采用密封透鏡，專為在真空環(huán)境中實(shí)現(xiàn)最佳觀察而設(shè)計(jì)。這些視區(qū)可以根據(jù)要求進(jìn)行自定義，以滿足特定要求。每個(gè)單元都是易碎的，應(yīng)極其小心地處理和安裝，以避免劃傷，從而損害完整性，在不利條件下可能導(dǎo)致內(nèi)爆或倒塌。確保所選玻璃在目標(biāo)波長(zhǎng)上有效透射。為了減少熱梯度，用多層鋁箔覆蓋觀察區(qū)域和法蘭，提供反射屏蔽。

Terra 的真空室電源饋入裝置通過各種端子、額定電壓和電流容量提供電力。這些饋通件提供可焊接、CF 和 KF 法蘭和底板安裝版本，起始電壓為 50V，電流為 1-15A。這些饋入件設(shè)計(jì)為一側(cè)在干燥氣氛中作，另一側(cè)在小于 1 x 10^-4 Torr 的真空中運(yùn)行，可確保可靠的性能。

可以要求定制配置以滿足特定需求，并聯(lián)系 terra 專家討論您的應(yīng)用要求和

定制真空室制造的注意事項(xiàng)

Terra 的定制真空室設(shè)計(jì)和制造服務(wù)可以提供更大的內(nèi)部空間和獨(dú)特的幾何形狀，以支持超大部件尺寸、精確的溫度控制、傳感器集成以及監(jiān)測(cè)或控制真空室內(nèi)溫度、濕度或氣體混合物的設(shè)備。

真空室的定制制造涉及幾個(gè)關(guān)鍵步驟，以確保最佳性能和可靠性：

設(shè)計(jì)咨詢：與 Terra 的工程師合作，確定暗室的規(guī)格，包括尺寸、形狀和材料選擇。我們可以幫助您優(yōu)化設(shè)計(jì)并確保最終產(chǎn)品滿足應(yīng)用要求。

材料選擇： 根據(jù)上述應(yīng)用要求和關(guān)鍵考慮因素，獲得有關(guān)適當(dāng)材料的咨詢。應(yīng)評(píng)估抗拉強(qiáng)度、硬度和熱膨脹等材料特性。

精密加工：Terra 最先進(jìn)的加工技術(shù)允許以高精度制造腔室組件。精確的加工對(duì)于保持嚴(yán)格的公差和確保組件的正確配合至關(guān)重要。

焊接和組裝：Terra 采用手動(dòng)和自動(dòng)焊接技術(shù)來組裝腔室，確?？芍貜?fù)的氣密密封和結(jié)構(gòu)完整性。

表面處理：電解拋光是幾乎所有 Terra 不銹鋼產(chǎn)品的可選附件，旨在減少釋氣、提高清潔度并促進(jìn)凈化。

測(cè)試和驗(yàn)證：Terra 執(zhí)行嚴(yán)格的測(cè)試以驗(yàn)證腔室的性能，包括泄漏測(cè)試和真空度驗(yàn)證。測(cè)試可確保暗室符合所需的規(guī)格并在實(shí)際條件下可靠運(yùn)行。