Специализированные вакуумные клапаны

Задача поддержания заданного пользователем значения давления в вакуумной камере возникает когда с одной стороны вакуумная камера откачивается, с другой в ту же камеру подается рабочий газ. Типичным, но далеко не единственным примером технологического процесса, в котором критически важно поддерживать заданное давление является магнетронное напыление: при изменении давления будет изменяться в том числе скорость осаждения покрытия на подложке. В международной терминологии за такими клапанами и системами на их основе закрепилась аббревиатура APC (от англ. Automatic Pressure Control). Технически система APC чаще всего построена на основе запорного дискового затвора, снабженного шаговым двигателем и контроллером, обрабатывающим сигнал с датчика вакуума. Затвор с APC устанавливают между насосом и вакуумной какмерой. В зависимости от сигнала с датчика вакуума, расположенного в камере, контроллер управляет тарелкой затвора, прикрывая ее для уменьшения скорости откачки насоса и приоткрывая, наоборот, для ее увеличения. Задачу контроля давления в ручном режиме можно решить, используя более простые дисковые затворы с ручным, электромеханическим или трехпозиционным пневматическим приводом.

Клапаны, которые используются для создания систем подачи различных газов (в том числе особо чистых) и магистралей подачи рабочих газов в вакуумные камеры и системы (в том числе для плавной подачи газа). Имеют низкие уровни натекания. В отличие от вакуумных клапанов рассчитаны на достаточно высокие избыточные давления и имеют небольшой диаметр условного прохода(до ½ дюйма). Пригодны для вакуумных систем с поправкой на уменьшение скости откачки через малое проходное сечение). Присоединительные фитинги - VCR, Swagelok или конические резьбы в зависимости от необходимой степени чистоты газов.

В этот раздел вошли клапаны, не имеющие эластомерных уплотнений, так называемые "all metall valves" (полностью металлические клапаны). Такие клапаны могут эксплуатироваться до температур порядка 450°С. В таких клапанах тарелка выполнена из мягкого металла, чаще всего из OFHC меди, а присоединительные фланцы выполнены по стандарту CF ("conflat"). Седло клапана имеет проточку в виде "зуба" с острой кромкой. Малая площадь острой кромки обеспечивает высокое давление при затяжке и частичную деформацию медной тарелки - за счет этого обеспечивается надежная изоляция вакуумных объемов. Могут быть использованы в сверхвысоковакуумных системах. Платой за "высокотемпературность" является низкий ресурс тарелки, которую необходимо заменять после каждых 500-1000 циклов затяжки (закрытия клапана).

Нередко приходится сталкиваться с ситуациями, когда в вакуумной (или газовой) системе присутствуют химически агрессивные по отношению к материалам клапанов газообразные среды / пары. Само понятие агрессивной среды достаточно расплывчато - одни вещества не воздействуют на нержавеющую сталь, другие на окисел алюминия (которым покрыты поверхности всех алюминиевых клапанов). Для других условий оказывается необходимым использование специальных достаточно дорогих материалов, например, Hasteloy (клапаны для систем подачи / распределения рабочих газов, например, могут быть полностью изготовлены из таких материалов). Поэтому необходимо решать задачу подбора клапанов для агрессивных сред индивидуально в каждом конкретном случае. Однако одним из наиболее универсальных и экономически эффективных решений является использование химически инертных покрытий внутренних полостей клапана - таких как PTFE (другие названия - тефлон, фторопласт). Современные технологии позволяют наносить такие покрытия.