1 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY PRÓŻNIOWE BEZWYLOTOWE

2 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY PRÓŻNIOWE BEZWYLOTOWE WLOT WLOT WYLOT POMPA PRÓŻNIOWA POMPA PRÓŻNIOWA BEZWYLOTOWA

3 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY PRÓŻNIOWE BEZWYLOTOWE 1. Pompy sorpcyjne zeolitowe 2. Pompy sublimacyjne 3. Pompy jonowo-sorpcyjne z gorącymi katodami 4. Pompy jonowo-sorpcyjne z zimnymi katodami 5. Pompy kriogeniczne

4 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SORPCYJNE ZEOLITOWE

5 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SORPCYJNE ZEOLITOWE Adsorption pump

6 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SORPCYJNE ZEOLITOWE ULTRAWYSOKA PRÓŻNIA WYSOKA PRÓŻNIA ŚREDNIA PRÓŻNIA NISKA PRÓŻNIA 10 -14 10 -13 10 -12 10 -11 10 -10 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 10 1 10 2 10 3 p [mbar] Informacja zaczerpnięta z: LEYBOLD VACUUM PRODUCTS AND REFERENCE BOOK 2001/2002 LEYBOLD VACUUM GmbH Cologne

7 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII ZEOLITY

8 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SORPCYJNE ZEOLITOWE ZEOLITY Materiały charakteryzujące się bardzo dobrymi własnościami sorpcyjnymi zeolit

9 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SORPCYJNE ZEOLITOWE ZEOLITY Zeolity – glinokrzemiany związki chemiczne na bazie Al i Si zawierające w swym składzie Ca, Na, K Materiały pochodzenia wulkanicznego lub materiały otrzymywane na drodze syntetycznej

10 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SORPCYJNE ZEOLITOWE Model sieci krystalicznej zeolitu 5A Objętość komór -3 V1=775Å -3 V2=157Å

11 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SORPCYJNE ZEOLITOWE Porowatość pierwotna Porowatość wtórna

12 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SORPCYJNE ZEOLITOWE CZĄSTECZKI GAZU

13 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SORPCYJNE ZEOLITOWE CZĄSTECZKI GAZU UWIĘZIONE W STRUKTURZE ZEOLITU

14 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA -BUDOWA-

15 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA - BUDOWA POŁĄCZENIE POMPY Z ATMOSFERĄ WLOT GAZU „KOREK” KORPUS POMPY A A KANAŁ A - A ZEOLIT

16 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA -PRACA-

17 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA - PRACA PRACA O Z ZBIORNIK OPRÓŻNIANY

18 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA - PRACA PRACA O Z ADSORPCJA CZĄSTEK GAZU PRZEZ ZEOLIT ZBIORNIK OPRÓŻNIANY

19 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA - PRACA IZOTERMY ADSORPCJI ZEOLITU 13X DLA AZOTU Ciśnienie p [mbar] 10 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 (pV)/m [mbar·l/g] N2(-195)°C N2(20)°C Ilość (pV) adsorbowanego gazu przypadająca na jednostkę adsorbenta Informacje zaczerpnięte z LEYBOLD VACUUM, PRODUCTS AND REFERENCE BOOK 2003/2004, LEYBOLD VACUUM GMBH Cologne

20 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA - PRACA IZOTERMY ADSORPCJI ZEOLITU 13X DLA AZOTU, HELU I NEONU Cisnienie p [mbar] 10 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 (pV)/m [mbar·l/g] N2(-195)°C N2(20)°C Ilość (pV) adsorbowanego gazu przypadająca na jednostkę adsorbenta

21 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA - PRACA IZOTERMY ADSORPCJI ZEOLITU 13X DLA AZOTU, HELU I NEONU Cisnienie p [mbar] 10 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 (pV)/m [mbar·l/g] N2(-195)°C N2(20)°C Ilość (pV) adsorbowanego gazu przypadająca na jednostkę adsorbenta

22 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA - PRACA Ilość azotu zaadsorbowana przez zeolit

23 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA - PRACA Ilość azotu zaadsorbowana przez zeolit

24 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA - PRACA PRACA O CIEKŁY AZOT T=-195°C Z DEWAR ZBIORNIK OPRÓŻNIANY

25 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA - PRACA IZOTERMY ADSORPCJI ZEOLITU 13X DLA AZOTU, HELU I NEONU Cisnienie p [mbar] 10 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 (pV)/m [mbar·l/g] N2(-195)°C N2(20)°C Ilość (pV) adsorbowanego gazu przypadająca na jednostkę adsorbenta Ne(-195)°C He(-195)°C Informacje zaczerpnięte z LEYBOLD VACUUM, PRODUCTS AND REFERENCE BOOK 2003/2004, LEYBOLD VACUUM GMBH Cologne

26 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA REGENERACJA

27 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA - PRACA REGENERACJA 230V O Z Ogrzewanie zeolitów do temperatury T=( )°C ZBIORNIK OPRÓŻNIANY

28 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA SORPCYJNA ZEOLITOWA - PRACA REGENERACJA 230V O Z USUNIĘCIE GAZÓW ZAADSORBOWANYCH PRZEZ ZEOLIT DO ATMOSFERY ZBIORNIK OPRÓŻNIANY

29 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE

30 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE Sublimation pump

31 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE Pompy sublimacyjne są to pompy sorpcyjne, w których rolę sorbentu spełnia aktywna chemicznie warstwa metaliczna naniesiona przez naparowanie

32 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE – ZAKRES PRACY ULTRAWYSOKA PRÓŻNIA WYSOKA PRÓŻNIA ŚREDNIA PRÓŻNIA NISKA PRÓŻNIA 10 -14 10 -13 10 -12 10 -11 10 -10 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 10 1 10 2 p [mbar] Informacja zaczerpnięta z: LEYBOLD VACUUM PRODUCTS AND REFERENCE BOOK 2001/2002 LEYBOLD VACUUM GmbH Cologne

33 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE POMPY SUBLIMACYJNE BUDOWA

34 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE - BUDOWA WLOT POMPY SUBLIMATOR GRZEJNIK POKRYTY MATERIAŁEM SORPCYJNYM „SORBENTEM” KORPUS POMPY STOSOWANE SORBENTY: TYTAN, MOLIBDEN, CYRKON, TANTAL 230V

35 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE POMPY SUBLIMACYJNE PRACA

36 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE - PRACA Rozgrzewanie sublimatora 230V

37 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE - PRACA Rozgrzewanie sublimatora TEMPERATURA PRACY SUBLIMATORA T=(1400÷1800)°C 230V

38 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE - PRACA Parowanie sorbentu CZĄSTECZKI TYTANU T=(1400÷1800)°C 230V

39 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE - PRACA Formowanie lustra sorpcyjnego LUSTO SORPCYJNE Z TYTANU 230V

40 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE - PRACA Adsorpcja cząsteczek gazu padających na powierzchnię lustra sorpcyjnego ZAADSORBOWANE NA LUSTRZE SORPCYJNYM CZĄSTECZKI GAZU 230V

41 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE - PRACA „Przykrycie” zaadsorbowanych cząsteczek gazu warstwą tytanu KOLEJNA WARSTWA TYTANU „PRZYKRYWAJĄCA” ZAADSORBOWANE CZĄSTECZKI GAZU 230V

42 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE - PRACA Proces adsorpcji cząsteczek gazu na lustrze sorpcyjnym może być wspomagany poprzez zastosowanie chłodzenia lustra sorpcyjnego LN2 CHŁODZENIE LUSTRA SORPCYJNEGO DO TEMPERATURY CIEKŁEGO AZOTU (LN2) LN2 230V

43 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE - PRACA Zależność szybkości pompowania gazów od temperatury lustra sorpcyjnego Temperatura warstwy lustra sorpcyjnego H2 N2 O2 CO CO2 H2O 20°C 3.0 4.5 9.0 7.5 -195°C 10.0 10.5 14.0 -2 Szybkość pompowania l/s·cm

44 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE - PRACA Zależność szybkości pompowania gazów od temperatury lustra sorpcyjnego Temperatura warstwy lustra sorpcyjnego H2 N2 O2 CO CO2 H2O 20°C 3.0 4.5 9.0 7.5 -195°C 10.0 10.5 14.0 -2 Szybkość pompowania l/s·cm

45 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY SUBLIMACYJNE - PRACA Zależność szybkości pompowania gazów od temperatury lustra sorpcyjnego Temperatura warstwy lustra sorpcyjnego H2 N2 O2 CO CO2 H2O 20°C 3.0 4.5 9.0 7.5 -195°C 10.0 10.5 14.0 -2 Szybkość pompowania l/s·cm

46 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ

47 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ Jest to w zasadzie pompa sublimacyjna w której pompowanie jest wspomagane przez proces jonizacji gazu. W tym celu pompa wyposażona jest w żarzoną katodę i spolaryzowaną siatkę

48 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ ZAKRES PRACY ULTRAWYSOKA PRÓŻNIA WYSOKA PRÓŻNIA ŚREDNIA PRÓŻNIA NISKA PRÓŻNIA 10 -14 10 -13 10 -12 10 -11 10 -10 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 10 1 10 2 p [mbar] Informacja zaczerpnięta z: LEYBOLD VACUUM PRODUCTS AND REFERENCE BOOK 2001/2002 LEYBOLD VACUUM GmbH Cologne

49 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ BUDOWA

50 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ KORPUS POMPY CHŁODNICA LUSTRO SORPCYJNE KATODA(+) SIATKA (++) 230V KOLEKTOR (0V) SUBLIMATOR

51 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ KORPUS POMPY

52 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ KORPUS POMPY 230V SUBLIMATOR

53 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ KORPUS POMPY LUSTRO SORPCYJNE 230V SUBLIMATOR

54 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ KORPUS POMPY CHŁODNICA LUSTRO SORPCYJNE 230V SUBLIMATOR

55 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ KORPUS POMPY CHŁODNICA LUSTRO SORPCYJNE KATODA(+) 230V SUBLIMATOR

56 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ KORPUS POMPY CHŁODNICA LUSTRO SORPCYJNE KATODA(+) SIATKA (++) 230V KOLEKTOR (0V) SUBLIMATOR

57 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ ZASADA DZIAŁANIA

58 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ ADSORPCJA CZĄSTECZEK GAZU NA LUSTRZE SORPCYJNYM 230V

59 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ WSPOMAGANIE PROCESU POMPOWANIA

60 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ SIATKA (++) KATODA(+) KOLEKTOR (0V)

61 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ SIATKA +(1.5÷2)kV KATODA +(100÷300)V KOLEKTOR (0V) ROZKŁAD POTENCJAŁU +U

62 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ SIATKA +(1.5÷2)kV KATODA +(100÷300)V KOLEKTOR (0V) EMISJA TERMO ELEKTRONÓW Z KATODY ROZKŁAD POTENCJAŁU +U

63 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ SIATKA +(1.5÷2)kV KATODA +(100÷300)V KOLEKTOR (0V) WYHAMOWANIE ELEKTRONÓW ROZKŁAD POTENCJAŁU +U

64 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ SIATKA +(1.5÷2)kV KATODA +(100÷300)V KOLEKTOR (0V) POWSTANIE OSCYLUJACEJ WOKÓŁ SIATKI „CHMURY” ELEKTRONÓW ROZKŁAD POTENCJAŁU +U

65 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ SIATKA +(1.5÷2)kV KATODA +(100÷300)V KOLEKTOR (0V) OSCYLUJĄCA WOKÓŁ SIATKI „CHMURA” ELEKTRONÓW JONIZUJĄCA CZĄSTECZKI GAZU

66 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ SIATKA +(1.5÷2)kV KATODA +(100÷300)V KOLEKTOR (0V) CZĄSTECZKI GAZU OSCYLUJĄCA WOKÓŁ SIATKI „CHMURA” ELEKTRONÓW JONIZUJĄCA CZĄSTECZKI GAZU

67 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ SIATKA +(1.5÷2)kV KATODA +(100÷300)V KOLEKTOR (0V) + + + ZJONIZOWANE CZĄSTECZKI GAZU + + + + + + + OSCYLUJĄCA WOKÓŁ SIATKI „CHMURA” ELEKTRONÓW JONIZUJĄCA CZĄSTECZKI GAZU

68 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ SIATKA +(1.5÷2)kV KATODA +(100÷300)V KOLEKTOR (0V) + + UNOSZENIE CZĄSTECZEK GAZU W STRONĘ LUSTRA SORPCYJNEGO + + + + + + + + OSCYLUJĄCA WOKÓŁ SIATKI „CHMURA” ELEKTRONÓW JONIZUJĄCA CZĄSTECZKI GAZU

69 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z GORĄCĄ KATODĄ POMPOWANIE GAZÓW NA LUSTRZE SORPCYJNYM WSPOMAGANE JONIZACJĄ ATOMÓW GAZU 230V

70 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ

71 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Sputter-ion pump

72 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ ZAKRES PRACY 10 -14 -13 -12 -9 -11 -10 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 p [mbar] NISKA PRÓŻNIA ŚREDNIA PRÓŻNIA WYSOKA PRÓŻNIA ULTRAWYSOKA PRÓŻNIA Informacja zaczerpnięta z: LEYBOLD VACUUM PRODUCTS AND REFERENCE BOOK 2001/2002 LEYBOLD VACUUM GmbH Cologne

73 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ BUDOWA „komórka Penninga” „Penning cell”

74 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ B KATODA ANODA UA WEWNĘTRZNA POWIERZCHNIA KATODY POKRYTA WARSTWĄ TYTANU d=1mm +3kV KATODA

75 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ ZASADA DZIAŁANIA

76 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ B KATODA UA ANODA +3kV KATODA

77 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ PROMIENIOWNIE KOSMICZNE KATODA UA B ANODA ANODA +3kV KATODA

78 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Inicjowane jonizacji gazu (zapalenie się wyładowania jarzeniowego) PROMIENIOWNIE KOSMICZNE KATODA UA B ANODA ANODA +3kV KATODA

79 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Inicjowane jonizacji gazu (zapalenie się wyładowania jarzeniowego) KATODA UA JONIZACJA CZĄSTECZEK GAZU B ANODA ANODA +3kV KATODA

80 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Zapalenie się wyładowania jarzeniowego KATODA Elektron w skrzyżowanym polu elektrycznym i magnetycznym będzie poruszał się po torze spiralnym UA B ANODA ANODA +3kV KATODA

81 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ zapalenie się wyładowania jarzeniowego KATODA Jonizacja kolejnych cząsteczek gazu podtrzymujących wyładowanie jarzeniowe UA B ANODA ANODA +3kV KATODA

82 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Bombardowanie powierzchni katod jonami gazu KATODA Jonizacja kolejnych cząsteczek gazu podtrzymujących wyładowanie jarzeniowe UA B ANODA ANODA +3kV KATODA

83 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Bombardowanie powierzchni katod jonami gazu KATODA Jonizacja kolejnych cząsteczek gazu podtrzymujących wyładowanie jarzeniowe UA B ANODA ANODA +3kV KATODA

84 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Rozpylanie materiału katody, który osadza się na wewnętrznej powierzchni anody KATODA Jonizacja kolejnych cząsteczek gazu podtrzymujących wyładowanie jarzeniowe UA B ANODA ANODA +3kV KATODA

85 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Rozpylanie materiału katody, który osadza się na wewnętrznej powierzchni anody KATODA Jonizacja kolejnych cząsteczek gazu podtrzymujących wyładowanie jarzeniowe UA B ANODA ANODA +3kV KATODA

86 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Tworzenie się lustra sorpcyjnego na wewnętrznej powierzchni anody KATODA Jonizacja kolejnych cząsteczek gazu podtrzymujących wyładowanie jarzeniowe UA B ANODA ANODA +3kV KATODA

87 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Trwałe pompowanie gazu na wewnętrznej powierzchni anody KATODA Jonizacja kolejnych cząsteczek gazu podtrzymujących wyładowanie jarzeniowe UA B ANODA ANODA +3kV KATODA

88 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ WYGLĄD KATOD WE WSTĘPNYM OKRESIE POMPOWANIA POMPOWANIE GAZU (NIETRWAŁE) NA KATODZIE ANODA ANODA KATODA

89 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ WYGLĄD KATOD PO DŁUGOTRWAŁYM OKRESIE POMPOWANIA UWOLNIONA CZĄSTECZKA GAZU TWORZENIE SIĘ „KRATERU” NA KATODZIE POŁĄCZONE Z UWALNIANIEM ZAADSORBOWANYCH NIETRWALE CZĄSTECZEK GAZU ANODA ANODA KRATER KATODA

90 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ BUDOWA POMPY

91 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ KATODA KOMÓRKI PENNINGA

92 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ OBUDOWA ŁĄCZĄCA ELEKTRYCZNIE ANODY

93 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ KATODA

94 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ POLE MAGNETYCZNE ANODA B +3kV KATODA Informacje zaczerpnięte z LEYBOLD VACUUM, PRODUCTS AND REFERENCE BOOK 2003/2004, LEYBOLD VACUUM GMBH Cologne

95 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ NIESTABILNOŚĆ PRACY POMPY PRZY POMPOWANIU GAZÓW SZLACHETNYCH

96 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Układ diodowy - B +

97 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Układ diodowy - + B + + +

98 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Układ diodowy - + B + + + ANODA KATODA

99 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Prąd w układzie diodowym n0 – koncentracja cząstek gazu n- - koncentracja elektronów  - przekrój na zderzenia (zależny od rodzaju gazu) l – droga na której możliwy jest proces jonizacji Informacje zaczerpnięte z LEYBOLD VACUUM, PRODUCTS AND REFERENCE BOOK 2003/2004, LEYBOLD VACUUM GMBH Cologne

100 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Układ diodowy – absorpcja cząstek gazu na katodzie - + B + + +

101 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Układ diodowy – adsorpcja powierzchniowa - + B + + +

102 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Układ diodowy – rozpylanie cząstek tytanu - + B + + +

103 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Układ diodowy – pompowanie na lustrze sorpcyjnym - + B + + +

104 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Układ diodowy – pompowanie na lustrze sorpcyjnym - + B + + +

105 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Układ diodowy – pompowanie na katodzie - + B + + +

106 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Układ diodowy – pompowanie na katodzie W wyniku „rozpylania” kolejnych partii tytanu z katody uwalniane są, zaadsorbowane uprzednio cząsteczki gazu (istotny problem w przypadku gazów szlachetnych

107 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Wyeliminowanie problemu niestabilnego pompowania gazów Rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie układu triodowego

108 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Układ triodowy - + KATODA POKRYTA WARSTWĄ TYTANU B TARGET KATODA ANODA KATODA TARGET

109 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Jonizacja gazu - + B + TARGET KATODA ANODA KATODA TARGET

110 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Bombardowanie katod jonami gazu - + B + + + TARGET KATODA ANODA KATODA TARGET

111 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Tworzenie lustra sorpcyjnego - + B + + + TARGET KATODA ANODA KATODA TARGET

112 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ „Pompowanie” gazu na katodach i anodzie - + B + + + TARGET KATODA ANODA KATODA TARGET

113 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ „Pompowanie” gazu na katodach i anodzie - + B + + + TARGET KATODA ANODA KATODA TARGET

114 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Jony docierające do targetu mają niewielkie energie - + + ANODA TARGET KATODA

115 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPA JONOWO SORPCYJNA Z ZIMNĄ KATODĄ Jony docierające do targetu mają niewielkie energie - + + Pole hamujące Pole przyspieszające ANODA TARGET KATODA

116 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE

117 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE Criogenic pump

118 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE – ZAKRES PRACY ULTRAWYSOKA PRÓŻNIA WYSOKA PRÓŻNIA ŚREDNIA PRÓŻNIA NISKA PRÓŻNIA 10 -14 10 -13 10 -12 10 -11 10 -10 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 10 1 10 2 p [mbar] Informacja zaczerpnięta z: LEYBOLD VACUUM PRODUCTS AND REFERENCE BOOK 2001/2002 LEYBOLD VACUUM GmbH Cologne

119 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE BUDOWA

120 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE WLOT POMPY KORPUS POMPY

121 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE WLOT POMPY DEWAR 78K KORPUS POMPY LN2 LN2

122 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE LN2 He 78K 4.5K KORPUS POMPY DEWAR WLOT POMPY

123 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE POWIERZCHNIE KRIOGENICZNE KORPUS POMPY CHŁODZIARKO-ZAMRAŻARKA

124 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE ZASADA DZIAŁANIA

125 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE - ZASADA DZIAŁANIA Działanie pomp kriogenicznych opiera się na adsorbowaniu i kondensowaniu gazów i par na powierzchniach kriogenicznych, to znaczy na powierzchniach znacznie niższych od temperatury otoczenia

126 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE DEWAR 78K 4.5K KORPUS POMPY LN2 He He LN2

127 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE KONDENSACJA CZĄSTEK GAZU DEWAR 78K 4.5K KORPUS POMPY LN2 He He LN2

128 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE - ZASADA DZIAŁANIA Pompy kriogeniczne służą do wytwarzania ultra wysokich próżni. Celem zaoszczędzenia zużycia czynnika kriogenicznego powinno się te pompy włączać dopiero po uzyskaniu odpowiednio niskiego ciśnienia za pomocą innych pomp

129 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE POMPOWANIE GAZÓW

130 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE - POMPOWANIE GAZÓW 100% 70% Wodór pompowany jest w około 30% Pompowanie wodoru H2 Informacje zaczerpnięte z LEYBOLD VACUUM, PRODUCTS AND REFERENCE BOOK 2003/2004, LEYBOLD VACUUM GMBH Cologne

131 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE - POMPOWANIE GAZÓW 100% 1% Para wodna pompowana jest w około 99% Pompowanie pary wodnej H2O Informacje zaczerpnięte z LEYBOLD VACUUM, PRODUCTS AND REFERENCE BOOK 2003/2004, LEYBOLD VACUUM GMBH Cologne

132 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII POMPY KRIOGENICZNE - POMPOWANIE GAZÓW 100% 40% azot pompowany jest w około 60% Pompowanie azotu N2 Informacje zaczerpnięte z LEYBOLD VACUUM, PRODUCTS AND REFERENCE BOOK 2003/2004, LEYBOLD VACUUM GMBH Cologne

133 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII WYMRAŻARKI

134 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII WYMRAŻARKI Ciśnienie cząstkowe par wielu substancji wchodzących w skład atmosfery resztkowej pompowanego zbiornika w temperaturze 77K ulega znacznemu obniżeniu

135 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII WYMRAŻARKI – PRZYKŁAD BUDOWY DEWAR CZYNNIK CHŁODZĄCY

136 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII WYMRAŻARKI – PRZYKŁAD BUDOWY KONDENSACJA CZĄSTEK GAZU LUB PAR DEWAR CZYNNIK CHŁODZĄCY

137 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII WYMRAŻARKI – PRZYKŁAD BUDOWY WLEW CZYNNIKA CHŁODZĄCEGO CZYNNIK CHŁODZĄCY

138 FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGIIDr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( FIZYCZNE PODSTAWY MIKROTECHNOLOGII WYMRAŻARKI – PRZYKŁAD BUDOWY WLEW CZYNNIKA CHŁODZĄCEGO CZYNNIK CHŁODZĄCY KONDENSACJA CZĄSTEK GAZU LUB PAR