CN108571600B - 真空阀系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及真空阀系统，该真空阀系统包括真空阀，该真空阀具有阀座和阀封闭件，该阀封闭件用于按大致气密方式关闭阀开口。设置有至少两个密封面，该至少两个密封面中的第一密封面由阀座提供且绕阀开口延伸，且第二密封面由阀封闭件提供且与第一密封面相对地形成。还设置有联接至阀封闭件的驱动单元，该驱动单元被设计为使得阀封闭件可以按限定的方式进行改变和调节，以提供相应阀打开状态，且可以从打开位置移动到关闭位置并返回，在打开位置，阀封闭件至少部分地释放阀开口，在关闭位置，第二密封面沿第一密封面的方向压紧并且阀开口按大致气密方式关闭。该真空阀系统具有光学传感器单元，该光学传感器单元被设计成检测光学测量信号，且按这样的方式布置，并且所述光学传感器单元的光学检测轴取向为可以检测关于密封面中的一个的至少一部分的测量信号，该测量信号可以在阀封闭件的测试位置生成。

Description

真空阀系统
技术领域
本发明涉及由真空阀和光学传感器单元形成的系统。
背景技术
用于控制体积流或质量流的真空阀以及用于大致气密封闭引导通过形成在阀壳中的开口的流径的真空阀在来自现有技术的不同实施方式中通常是已知的，并且被尤其用于IC、半导体或衬底制造领域中的真空室系统，其必须在受保护的气氛中进行，在可能的情况下不存在污染微粒。这种真空室系统尤其包括用于容纳待加工或生产的半导体元件或衬底的至少一个真空室，该真空室可以被抽空并且具有至少一个真空室开口(通过该真空室开口，半导体元件或其它衬底可以被引入真空室以及从其引出)，并且还包括用于抽空真空室的至少一个真空泵。例如，在用于半导体晶片或液晶基板的制造设备中，高度敏感的半导体或液晶元件在不同情况下借助于工作装置依次通过多个处理真空室，在其中加工位于处理真空室内的部件。在处理真空室内的加工处理期间和从室到室的运输期间，高度敏感的半导体元件或衬底必须始终位于受保护的气氛内-尤其处于无空气环境中。
为此，一方面使用外围阀以便打开和关闭气体入口或出口，并且另一方面使用传送阀以便打开和关闭真空室的传送开口以引入和排出部件。
半导体部件所穿过的真空阀由于所描述的应用领域和关联标注尺寸还被称为真空传送阀，由于它们主要是矩形的开口截面而被称为矩形阀，以及由于它们的通常工作原理而被称为闸阀、矩形闸阀或传送闸阀。
外围阀尤其用于真空室与真空泵或另一真空室之间的气流的开环或闭环控制。外围阀例如位于处理真空室或传送室与真空泵、气氛、或另一处理真空室之间的管道系统内。这种阀(还称为泵阀)的开口截面一般小于真空传送阀的情况。因为外围阀根据使用领域，不仅用于完全打开和关闭开口，而且通过连续调节完全打开位置与气密关闭位置之间的开口截面来开环或闭环控制流量，所以它们也被称为控制阀。用于开环或闭环控制气流的潜在外围阀是摆阀。
对于典型摆阀的情况来说，例如从US 6089537(Olmsted)中已知的，通常圆形的阀盘在第一步中以旋转方式在开口(同样通常是圆形的)上方枢转，从释放开口的位置移动到覆盖开口的中间位置。对于闸阀的情况来说，例如在US 6416037(Geiser)或US 6056266(Blecha)中所描述的，阀盘(类似于开口)通常是矩形的，并且在第一步中以线性方式从释放开口的位置滑到覆盖开口的中间位置。在该中间位置，摆阀或闸阀的阀盘与围绕开口的阀座相对并间隔开。在第二步，阀盘与阀座之间的距离变小，使得阀盘和阀座相对于彼此均匀地抵压，从而以大致气密的方式关闭开口。该第二移动优选地大致沿相对于阀座的垂直方向执行。例如，密封件可以借助于布置在阀盘的封闭侧上并且压在围绕开口的阀座上的环形密封件来提供，或者可以借助于阀座上的环形密封件(阀盘的封闭侧抵压着该环形密封件)来提供。借助于按两步执行的关闭操作，阀盘与阀座之间的密封环几乎不经受会破坏密封环的剪切力，这是因为在第二步中阀盘的移动大致沿垂直于阀座的直线进行。
从现有技术已知不同的密封装置，例如从US 6629682 B2(Duelli)。用于真空阀中的环形密封件和密封件的合适材料例如是还被称为FPM的氟橡胶，尤其是，商品名称为"Viton"的氟弹性体和全氟橡胶(简称FFPM)。
用于实现阀盘在开口上方的旋转移动(在摆阀的情况下)和平移移动(在闸阀的情况下)以及大致垂直于开口的平移移动的这种组合的不同驱动系统从现有技术中已知，例如根据US 6089537(Olmsted)的摆阀和根据US 6416037(Geiser)的闸阀。
阀盘必须以这样一种方式压在阀座上，即，在整个压紧区域内确保所需气密性并且还避免对作为过度压缩应力的结果而对尤其采用O形环形式的密封环的密封介质造成损坏。为了确保此，已知的阀提供对阀盘的接触压力的控制，这根据在阀盘两侧之间占主导地位的压差来控制。尤其是在大压力波动或从负压变为过压的情况下，反之亦然，然而，并不总是能够确保沿着密封环的整个周边的力的均匀分布。通常试图将密封环与由施加于阀的压力所产生的支承力分离。为此，例如，US 6629682(Duelli)提出了一种具有密封介质的真空阀，其由密封环和相邻的支承环组成，使得密封环基本上摆脱支承力。
为了达到(必要时针对过压和负压二者)所需的气密性，一些已知的摆阀或闸阀(针对第二移动步骤附加地或另选地)设置阀环，该阀环围绕开口，可垂直于阀盘移位，并压抵在阀盘上以便以气密方式关闭阀。这种具有可相对于阀盘主动移位的阀环的阀例如从DE1264191 B1、DE 3447008 C2、US 3145969(Zweck)和DE 7731993 U已知。在US 5577707(Brida)中描述了一种具有阀壳的摆阀，该阀壳具有开口并且带有可在开口上方平行枢转的用于控制通过该开口的流量的阀盘。围绕开口的阀环可借助于多个弹簧和气压缸沿阀盘方向主动地垂直移动。在US 2005/0067603 A1(Lucas等人)中提出了这种摆阀的可能发展。
因为上述阀尤其用于在真空室中生产高度敏感的半导体元件，所以针对这种处理室，还必须可靠地确保相应的密封效果。为此，在压紧时，密封材料和/或与密封材料接触的密封面的状态具有特别重要的意义。在真空阀的使用寿命期间，可能发生密封材料或密封面的一般磨损。
为了避免潜在产生的泄漏或者为了使密封的质量保持在恒定的足够高的水平，通常按某些时间间隔更换或更新阀封闭件。这种维护周期通常基于一定时间段内的预期打开和关闭周期数来确定。因此通常要谨慎地进行维护，以便能够尽最大可能预先排除泄漏的发生。
这种维修要求不仅限于密封材料或阀盘，而是还尤其扩展至阀座，其形成真空阀的对应于阀盘的部分。阀座的密封面的结构(例如形成在阀座中的凹槽)还受到机械载荷的影响。由于阀的操作而导致的凹槽的结构改变因此也可能损害密封件。相应维护间隔通常也是出于这个原因而限定的。
这种阀维护的缺点在于执行它的谨慎方式。受维护影响的部件通常在其正常或实际使用寿命过去之前就进行更新或更换。每个这种维护步骤通常涉及生产过程的某个停机时间以及增加的技术和财务支出。这总体上意味着按相比所需更短的间隔的生产停机时间，并且比通常需要更频繁。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种改进的真空阀系统，其允许优化的阀维护并因此改进(即，减少)可能的过程停机时间。
本发明的另一目的是，提供这种的阀系统，利用该阀系统能够实现处理容积的更可靠密封，尤其是其中，可以预测密封的质量。
本发明的基本构思是将真空阀与光学传感器组合，并设计该阀和光学传感器，使得可以将它们用于监测真空阀的密封面中的一个。然后可以利用传感器检测来自密封面或密封材料的光学测量信号，并且可以基于这些信号导出关于被扫描区域的状态信息。
因此可以访问有关密封面状态的信息。因此，任何变化(无论是关于密封面(密封材料)的化学成分还是结构设计)都可以被监测并持续评估。可以借助于可按这种方式生成的数据来确定针对密封面的维护或更换时间。例如，可以因此在很大程度上预测阀的密封性失效，并且可以采取(时间上)选择性的协调对策。因此可以更好地安排并且更有效地执行维护间隔，其中同时保留并保护过程完整性。
例如，测量区域的表面行为(可压紧性)、颜色(例如，密封材料的颜色)、化学成分、形状和/或污染可以被用作针对密封面或弹性体密封材料的相关状态信息。
本发明涉及一种真空阀系统，该真空阀系统包括：真空阀，该真空阀用于控制体积流或质量流和/或用于按气密方式密封处理容积，其中，所述真空阀具有阀座，该阀座绕限定开口轴的阀开口延伸；以及阀封闭件，尤其是阀盘，该阀封闭件用于按大致气密方式关闭所述阀开口。
这里，所述阀座可以是所述真空阀整体的一部分，并且尤其可以体现为阀壳的一部分。另选地，所述阀座可以通过真空室的开口形成，并且可以在本发明的意义上与可相对于阀座移动的阀封闭件协作形成真空阀。
所述真空阀另外具有至少两个密封面，其中，所述至少两个密封面中的第一密封面由阀座提供并且绕阀开口延伸，并且所述至少两个密封面中的第二密封面由阀封闭件提供并且与所述第一密封面相对应地形成。
尤其是，所述两个密封面中的一个包括密封材料。该密封材料例如可以是基于聚合物的材料(例如，弹性体，尤其是含氟弹性体)，其被固化到所述密封面上或者作为O形环存在于所述阀封闭件或阀座中的凹槽中。在本发明的范围内，密封面因此优选被认为是密封材料以压紧状态存在于其间以便关闭阀开口(关闭位置)的那些面。
驱动单元被联接至阀封闭件，并且被设计成使得可以按限定方式对所述阀封闭件进行改变和调节，以便提供由所述阀封闭件的相应位置限定的相应阀打开状态。所述阀封闭件可从打开位置移动到关闭位置并返回，在所述打开位置，阀封闭件至少部分地释放阀开口，而在所述关闭位置，第二密封面沿第一密封面的方向压紧并且所述阀开口按大致气密方式关闭。
所述驱动单元例如被形成为电机(步进电机)或者形成为多个电机的组合或者形成为气动驱动装置。尤其是，所述驱动单元沿至少两个(大致正交)方向提供阀封闭件的移动。
所述真空阀系统另外还具有光学传感器单元，其中，该光学传感器单元被设计成检测光学测量信号。所述传感器单元按这样的方式布置，并且所述光学传感器单元的光学检测轴(或由所述检测轴限定的检测区域)按这样方式取向，即，可以检测关于密封面中的一个的至少一部分的测量信号。该测量信号可以在阀封闭件的测试位置生成。该测试位置在这里尤其对应于阀封闭件的打开位置、中间位置，或关闭位置。
检测轴(例如，传感器单元的照相机的光学轴)优选地沿待测试的密封面中的一个的方向定向，使得所述密封面的至少一部分位于该照相机的检测区域(视场)中，并且可以记录该部分的图像。
根据一个实施方式，关于密封面中的一个的至少一部分的测量信号可以仅在阀封闭件的特定测试位置生成。由此，检测轴和阀例如可以被设计成，使得阀封闭件的密封面仅在打开阀位置存在于绕所述检测轴的检测区域中。例如，每当阀打开时，因此可以记录当前状态，并因此可以确定密封面的当前质量。
尤其是，真空阀限定了与外部环境分离的真空区域，例如，真空室内的几何区域。
在本发明的一个实施方式中，光学传感器单元可以至少部分地布置在真空区域内，并且检测轴可以沿阀座的方向取向，以便检测针对第二密封面的光学测量信号。借助于这种布置，尤其可以有利地检查向内(在处理空间中)布置的阀座的密封面。为此，传感器单元例如可以按集成、紧凑设计来实现，并且可以在室壁上齐平布置。
所述真空阀系统还可以具有至少可透过光学测量信号的透射窗口。将由传感器单元发射和/或接收的测量辐射可以借助于所述透射窗口从真空区域透射到外部环境，反之亦然。利用布置在真空区域之外的检测器，因此可以接收针对位于所述真空区域中的密封面的信号，并且可以在保持真空的同时生成相应信息。在这里，尤其有利的是，例如，用于检测器的电源和检测器本身不必被引入到真空区域中，并因此可以确保相对较低的结构支出。
换句话说，光学传感器单元可以按这样的方式布置在外部环境中，即，可以借助于所述光学传感器单元经由透射窗口来检测光学测量信号，尤其是其中，所述传感器单元的检测轴位于透射窗口内，即，延伸穿过透射窗口。
根据本发明的具体实施方式，透射窗口可以形成所述至少两个密封面中的一个的至少一部分。例如，如果所述窗口被设置为第二密封面的一部分并且该第二密封面包括密封材料，则由此可以生成关于密封材料的后侧的信息。借助于这样布置的透射窗口，可访问密封材料与衬底之间的分界面或边界层。例如，作为结果，可以检查密封材料与支承该密封材料的衬底之间的粘结结合的状态。
光学传感器单元可以包括用于检测和引导光学测量信号的光纤。另选地，为此可以在自由空间光学器件中形成光路。所述光纤例如可以延伸到阀封闭件中并且可以联接至用于阀封闭件上的密封材料的胶粘剂表面。所述光纤还可以延伸穿过真空室的室壁并因此使得能够实现在该室内的测量。
例如，所述光纤的至少一部分(尤其是光纤端部(具有套圈))可以存在于真空区域中，并且可以被布置和定向成检测针对所述至少两个密封面中的至少一个的光学测量信号。
光学传感器单元还可以借助于光纤或在自由空间光学器件中连接至阀封闭件，尤其是其中，传感器单元(例如，传感器单元的光纤)至少部分地集成在阀封闭件中。
在一个实施方式中，光学传感器单元可以包括光束检测模块，其中，该光束检测模块具有照相机、红外检测器(尤其是近红外检测器(尤其是NIR光谱仪))、光谱仪、散射光传感器和/或拉曼检测器。因此可设想相应地具有不同的化学、结构或基于图像的分析可能性的不同传感器系统。例如，可以借助于密封面的光学记录来执行粗糙度分析，或者可以通过光谱学来执行化学分析。
另选地或附加地，所述传感器单元例如可以包括线传感器。这尤其有利于扫描相应形成的密封面。由此可以在整个待扫描区域上更快地扫描密封面。
根据本发明，所述真空阀系统可以包括处理单元，该处理单元按这样的方式形成，即，可以借助于所述处理单元处理所检测到的测量信号，并且可以基于所检测到的测量信号生成状态信息。可以对所检测到的测量信号进行进一步处理以提供可以评估的用户信息。
所述状态信息尤其可以提供关于第一或第二密封面的机械和/或结构完整性的信息。例如，基于密封面的一部分的图像，因此可以利用图像中可标识的密封面的结构来评估是否会实现所需的密封效果。尤其是，可以标识针对密封面的任何污染或损坏。
所述状态信息因此可以借助于图像处理和/或借助于针对所检测到的测量信号的实际-目标比较来生成。其基础优选地通过当前记录的密封面的可视图像以及尤其通过针对所扫描的区域的比较图像(将密封面的目标状态表示为基准)来提供。
基于所述状态信息，还可以针对所述至少两个密封面中的一个的至少可扫描部分来推导材料组成和/或针对该材料组成的变化。尤其是，当传感器单元的检测器(光束检测模块)被形成为化学分析模块(例如，IR光谱仪)并且所述状态信息为扫描的密封面区域提供光谱分辨式强度分布时，情况就是如此。
通过使用相应基准光谱并借助于与该基准光谱的比较，可以有效地确定例如密封材料的化学结构变化。以此为基础，还可以确定密封材料老化以及相关质量降低的评估。另选地或附加地，被检查的元件或材料的化学组成也可以直接根据当前生成的光谱来确定。
根据本发明，所述状态信息可以被设置为所述至少两个密封面中的一个的至少可扫描部分的视觉表示，尤其设置为密封面的至少可扫描部分的图像。
另选地或附加地，所述状态信息可以被生成为体现光谱测量信号的图形，尤其是波长-强度曲线。尤其是当传感器单元包括相应化学分析模块时，情况就是如此。
所述状态信息还可以被生成为指定所检测到的测量信号与一特定容限值的关系的输出信号。借助这种信号(光学或声学)，例如可以显示是否在所要求的公差内执行处理，或者是否应预期这种公差(例如，压力水平)的不期望的下冲或过冲。
真空阀的阀座可以由该真空阀的在结构上与该真空阀相连接的一部分形成，尤其是其中，所述阀座形成在所述真空阀的壳体上，或者，可以由处理室(尤其是室壳体)提供。
应当明白，所述真空阀和所述传感器单元可以以集成设计来实现，并且该系统可以相应地被认为是特定真空阀。
附图说明
下文中，基于附图中示意性地描绘的具体示例性实施方式，更详细地并且仅通过示例的方式，对根据本发明的装置和根据本发明的方法进行描述，其中，还将讨论本发明的进一步优点。更具体地：
图1以截面图示出了根据本发明的具有摆阀的真空阀系统的可能的实施方式；
图2a至图2d示出了具有处于不同封闭位置的传送阀的真空阀系统的各种实施方式；以及
图3示出了根据本发明的具有传送阀和传感器单元的阀系统的另一实施方式。
具体实施方式
在图1中以截面图描绘了根据本发明的具有摆阀的阀系统的可能的实施方式。用于以大致气密的方式中断流径F的阀具有阀壳11，该阀壳11包括开口12。这里，开口12具有圆形截面。在阀封闭件13(阀盘)的关闭位置中，借助于阀盘13以气密方式关闭开口12。该阀在这里被示出处于阀盘13的打开位置O。
开口12被阀座围绕。该阀座由密封面15形成，该密封面15沿轴向指向阀盘13的方向(处于关闭位置)，横向于开口轴14延伸，在这种情况下具有圆环形式，并且形成在阀壳11中。
该阀另外具有阀盘13，该阀盘13可枢转并且另外可大致平行于开口轴14并沿开口轴14的方向移动。
阀盘13借助于臂部13a连接至电驱动装置16(电机)，所述臂部13a横向布置在盘上并垂直于开口轴14延伸。该臂部13a(在阀盘13的关闭位置)设置在开口12的沿着开口轴14以几何方式投影的开口截面的外侧。
电驱动装置16通过使用相应传动装置以这样的方式形成，即，阀盘13(如在摆阀的情况下常见的那样)可以借助于驱动装置16以绕开口位置O与中间位置之间的枢转轴17的枢转运动形式横向于开口轴14并且大致平行于开口12的截面并垂直于开口轴14的横向移动来枢转，并且可借助于驱动装置16沿开口轴14的方向平行执行的纵向运动来线性移位。在开口位置O，阀盘13位于紧邻第一开口12侧向布置的保持部分中，使得开口12和流径F被释放。在中间位置，阀盘13以间隔开的方式定位在第一开口12上方并且覆盖开口12的开口截面。在关闭位置，开口12以气密方式关闭，并且由于阀封闭件13(阀盘)与阀座的密封面15之间的气密接触而导致流径F中断。
为了使得能够实现阀的自动化的和受控的打开和关闭，该阀可以设置电子控制系统，该电子控制系统以这样的方式设计并按这样的方式连接至驱动装置16，即，阀盘13可相应地移动以便按气密方式密封处理容积或控制该体积的内部压力。
由于对阀封闭件13的调节，针对阀开口12设定特定的开口截面，并因此设定每单位时间可以从处理容积排出的气体的潜在量。针对该目的的阀封闭件13可以具有偏离圆形的形状，尤其是为了在最大的可能程度上实现层流的介质流动。
在本示例性实施方式中，驱动装置16被形成为电动机，其中传动装置可以按这样的方式切换，即，当驱动装置16被驱动时，这导致横向移动或纵向移动。驱动装置16和传动装置由控制系统以电子方式致动。这种传动装置(尤其具有开槽的杠杆门)从现有技术已知。还可以使用多个驱动装置来实现横向移动和纵向移动，其中，控制系统承担驱动装置的致动。
不仅通过阀盘13借助于横向移动而在打开位置O与中间位置之间枢转移动，而且主要通过阀盘13借助于纵向移动沿开口轴14在中间位置(即，关闭位置)之间线性移动，可以实现利用所述摆阀来精确控制流量。所述摆阀可以被用于高度精确的控制任务。
除了阀座以外，阀盘13还具有密封面18。在所示实施方式中，密封材料(例如，含氟聚合物)被固化到阀盘13的密封面18上。因此，可以借助于硫化将密封材料例如作为聚合物固化到阀座上。另选地，密封件可以例如被实现为阀座的凹槽中的O形环。密封材料也可以胶合到阀座上并因此可以实现该密封件。在另选实施方式中，密封件可以布置在阀盘38上，尤其是布置在密封面15上。这些实施方式的组合也是可以想到的。
密封面18按对应于(就其形状和标注尺寸而言)阀座的密封面15的方式应用。在阀的关闭位置，阀盘13的密封面18压抵阀座的密封面15，其中，借助于在其间压紧的密封材料提供希望的密封效果(尤其是气密性)。
关于由摆阀控制的工作过程(例如，在真空室中)的、通常要确保的可靠性的关键因素是密封面中的一个或密封材料本身的潜在磨损。为了防止针对该过程的任何不利影响，事先小心地维修和/或定期更换密封面。利用本发明，现在可以检测至少一个密封面(并且至少部分针对该密封面)的当前状态，并且可以根据所检测到的状态采取动作(例如，维修)。在此，维护阶段或时间可以按照时间优化的方式进行安排和执行。
根据本发明，针对该目的设置至少一个传感器单元，以便检测密封面的状态。在根据图1的实施方式中，示出了这种类型的两个传感器单元。然而，应当明白，本发明还扩展至具有单独传感器单元的实施方式。如所描述的(至少)一个传感器单元和真空阀的组合形成根据本发明的真空阀系统。
根据图1的真空阀系统具有第一传感器单元20。该传感器单元20设置在阀壳11的外部。阀壳11具有第一窗口22，其被实现成使得通过传感器单元20发射或检测到(或两者)的测量辐射可以透射通过该窗口22。另外，设置了光束偏转元件21(例如，镜子或棱镜)，借助于该光束偏转元件，可以将测量辐射引向和远离特定测量区域。这里，光束偏转元件21沿测量区域的方向提供传感器单元20的检测轴的取向。
如可以看出的，透射窗口22被布置成，使得在打开位置O，可以获得关于密封面18(并因此关于密封材料的一部分)的测量信号。为了进行相应测量，密封面18可以压抵窗口22或保持一定距离。
传感器单元20包括光谱仪23，其使得能够借助于红外辐射来进行材料分析。红外辐射(其可以借助于偏转元件21穿过窗口22与密封面18对准)因此可以借助传感器单元20被省去。在所发射辐射与密封面18(尤其与密封材料)相互作用之后，然后借助于传感器单元20进而检测被反射的辐射。优选地，设置两个分离的通道或光路用于发射和检测。
关于密封面18或密封材料的材料组成的信息可以根据所发射辐射和所检测到的辐射(两个光束的光谱)的确定以及各个光谱在这方面的比较导出。例如，可以通过与针对密封材料的目标光谱的比较来推断关于材料的当前状态的结论(例如，某一时段内的化学材料变化)。
一般来说，传感器单元20可以根据(近)红外光谱仪的原理来构造。
第二传感器单元30被实现为图像检测单元(例如，CCD或CMOS照相机)。连接至传感器单元30的光纤31的自由端穿过阀壳11。该自由端可以例如借助于套筒32或套圈嵌入阀壳11中，使得光纤端部关于位置和取向以固定方式放置。
在所示变型例中，光纤31被定向成使得图像检测轴(其由光纤端部的取向决定性地确定)沿阀座的密封面15的方向来取向。可以在套筒32中设置光学模块，以便能够检测密封面15的清晰图像。
因此，传感器单元30使其能够确定在所示打开位置O或者在阀盘13未覆盖开口12并且与光纤端部相对的阀座未被隐藏的任何位置的密封面15的状态。因此可以记录密封面15的一部分的图像，并且可以基于该图像生成状态信息。例如，可以借助于图像处理并且视情况与基准图像进行比较来分析所检测到的图像。例如，(密封材料的)材料残余物由此可以被标识，或者可以确定密封面15的磨损。这些状态中的每一个都可以表示泄漏增加或缺乏过程可靠性的潜在原因。
作为所示摆阀的另选方案，根据本发明的真空阀系统可以设置有另一种真空阀类型，例如，瓣阀、闸阀或所谓的蝶形控制阀。尤其是，具有压力控制阀的系统被设计用于真空区域。而且，还可以使用其中封闭件可以仅沿一个方向移动的摆阀。
在图2a至图2d中描绘了具有处于不同封闭位置的传送阀的真空阀系统的各种实施方式。这些实施方式仅关于某些特征部分地彼此不同，因此附图将在下文中大致联合地进行描述，并且在一些实例中将仅讨论这些实施方式之间的差异。在前面的图中已经说明的标号和特征将不会再次加以讨论。
所示传送阀40、40'、40"尤其采用闸阀的形式。真空阀40、40'、40"具有矩形平坦封闭元件41，其具有用于以气密方式关闭开口42的封闭面。开口42具有对应于封闭元件41的截面并形成在壁部43中。开口42被阀座围绕，该阀座提供第一密封面45。
开口42将定位至壁部43左侧的第一气体区L连接至定位至壁部43右侧的第二气体区R。壁部43例如由真空室的室壁形成。真空阀40、40'、40"然后通过室壁43与封闭元件41的协作而形成。
封闭元件41布置在调节臂46上，该调节臂为杆状并且沿几何调节轴V延伸。调节臂46以机械方式联接至驱动单元47，借助于该驱动单元，处于定位至壁部43左侧的第一气体区L的封闭元件41可以在打开位置O(图2a和2b)、经由中间位置(图2c)、进入关闭位置(图2d)之间通过调节臂46借助于驱动单元47的移动而移动。
在打开位置O，如图2a所示，封闭元件41位于开口42的投影区外部并将其完全释放。
通过调节臂46沿平行于调节轴V并且平行于壁部43的轴向方向的移动，封闭元件41可以借助于驱动单元47从打开位置O移动到中间位置。
在该中间位置，封闭面覆盖开口42并与阀座的密封面45相对且间隔开一定距离定位，该密封面围绕开口42，如图2c所示。
通过调节臂46沿横向于调节轴V(即，例如垂直于壁43和阀座)的方向的移动，封闭元件41可从中间位置移动到关闭位置(图2d)。
在关闭位置，封闭元件41的封闭面以气密方式关闭开口42并且以气密方式将第一气体区L与第二气体区R隔离开。
真空阀40、40'、40"因此借助于驱动单元47通过封闭元件41和调节臂46的L状移动而打开和关闭。所示传送阀因此也被称为L型阀。
封闭元件41具有另一密封面48，其对应于阀座的密封面45。密封面48围绕封闭元件延伸并支承密封材料。在关闭位置，密封面48被压抵密封面45，并且密封材料被压紧在两个密封面45与48之间。
传送阀40、40'、40"通常被设置成封闭处理容积(真空室)并且用于加载和卸载该体积。使用这种方法时，打开位置与关闭位置之间的频繁变化是常规的。结果可能发生密封面45和48的磨损迹象增加。根据本发明设置至少一个传感器单元以便监测这种磨损。这种传感器单元和阀40、40'、40"的组合形成根据本发明的真空阀系统。
根据图2a，设置具有检测器53、光纤51，以及提供穿过壳体43的透射通道的光学组件52的第一传感器单元50，以便能够标识密封面48的状态。传感器单元50处于打开位置时能够进行相应检测。光学元件52连接至壳体或者形成在壳体中，使得在光学组件52的区域中的区域L与R之间存在气密密封件。
处于打开位置的密封面48的一部分与光学组件52相对地定位，并且可以借助于检测器53经由光学组件52和光纤51来检测测量辐射。利用这种布置，可以定期分析密封面48或表示密封面48的区域，例如每次采用打开位置，并且可以评估处理可靠性。
例如，可以利用传感器单元50监测一处理时段内密封材料的变化(改变)。例如，这里将确定表面行为、可检测区的颜色、化学组成、形状，或污染。可以使用关于这些因素中的一个的变化，以便推断可以由所述密封材料产生的密封效果的质量。另外，在此可以预测潜在的维护或剩余使用寿命。
可以利用单元50生成的数据的类型由检测器51的实施方式决定性地确定。例如，检测器可以被形成为光学照相机或光谱仪。
在所示实施方式中，检测器51被实现为IR光谱仪，其中，除了检测光学测量辐射之外，还提供了沿密封面48的方向发射的红外光。为此，光纤51具有两个空间分离的光路：发射光路和检测光路。
这里，红外光可以朝着密封材料发射，并且同时可以检测到与密封材料相关联的光谱。可以基于该光谱(例如经由波长的光强度)推断密封材料的材料组成，并且例如可以与针对该材料组成的基准进行比较。这种类型的比较可以在阀操作期间连续进行，并由此可以提供对密封面48的长期监测。例如，可以标识材料的老化和由此导致的材料脆性或孔隙率的增加，并且在此基础上可以建立用于更换阀盘41或密封件的匹配时间。
应当明白，检测器53另选地被布置成与壁部43分离。尤其是，检测器53可以与阀单元在热和结构上分离，其中，相关测量信号的检测仅借助于相应标注尺寸的光纤51(尤其是光纤的长度)来提供。
图2b示出了根据本发明的阀系统的另一实施方式。代替图2a中的传感器单元50，这里提供了其它设计的两个传感器单元60、70。阀40'的结构基本上对应于图2a中的阀40的结构。
传感器单元60的检测器61被形成为用于化学分析密封面48的近红外光谱仪。为此，具有红外范围(例如λ>800nm)中的限定光谱的测量辐射被发射并引导朝向密封面48。
为传感器单元60提供集成到阀壁43中的窗口62。该窗口62与壁部43一起形成气体区L和R的气密分离。开口42提供气体区L和R的可闭合连接。窗口62被尤其形成为，使得发射的测量辐射和在与密封面相互作用之后要由检测器61检测的测量辐射都几乎没有损失地透射通过窗口61。
设置弯曲的偏转镜61，以便引导测量辐射并同时将其聚焦到由密封面48提供的密封材料上。因此可以得到所获得的测量信号的改进，因为密封材料的照度可以由此加强。偏转镜61不仅沿密封面48的方向产生焦点，而且还在检测器63处提供对测量辐射的相应检测。
作为照射密封面48或(聚合物基)密封材料的结果，激发形成特定材料的分子中的某些能态，从而导致辐射吸收。吸收或振动刺激可以在随后检测到的光谱中标识。可以在此基础上推导出目前的材料组成。
如可以从图2b看出的，可以仅在阀40'的打开位置执行利用传感器单元60的相应分析。当然可设想的是，多个这种类型的传感器布置被设置在密封面48的路线上并因此可以检查密封面48的多个点。
另外，根据图2b的真空阀系统具有另一传感器单元70。传感器单元70以集成设计来实现并且具有至少一个图像检测传感器和一光学系统。传感器单元70以这样的方式设置在阀壁或室壁43上，即，其图像检测区(视场，FoV)与密封面45对齐，并且借助于传感器单元70可以在视觉上捕获密封面45的至少一些。传感器单元70或其壳体被设计成，使得存在相对于气体体积L的气密密封件。
这种传感器单元70例如可以布置在真空体积内并因此可以允许监测向内布置的密封面。气体区L然后等同于真空处理室的内部体积。
图2c示出了根据本发明的阀系统的另一实施方式，其中，闸阀40"在此处于中间位置。在中间位置，阀盘41与阀开口42相对地定位，其中，密封面45和48彼此不接触。
图2c的阀系统包括传送阀40"和传感器单元70。如根据图2b，设置传感器单元70，以便生成针对壁侧密封面45的状态信息。在中间位置，尤其仍可以利用照相机单元70来扫描要被扫描的密封面区域的至少一部分，因为密封面45没有被阀盘41完全覆盖。因此可以由此生成状态信息。传感器单元70可以尤其形成为线传感器，用于匹配监测至少部分地线性延伸的密封件。
在图2d中，包括阀40"和传感器70的阀系统被示出处于阀盘41的关闭位置。阀盘41的密封面48在此压抵阀壁43的密封面45。阀盘41的密封面48由此被阀壁43的密封面45覆盖，并且不再能够访问借助于单元70捕获的图像。
图3示出了根据本发明的包括传送阀40"'和传感器单元的阀系统的另一实施方式。阀40"'本身基本上类似于图2a至图2d中的一个的阀40、40'、40"来实现。
与之前所示系统的差别在于，在该实施方式中，可以基于可以从密封面48的后侧的方向检测到的测量数据来生成状态信息。为此，阀盘41具有内部光路81。该光路81例如由光纤实现。光纤的一端联接至密封面48的后侧。这里，密封面48可以尤其以针对要记录或通过光纤发射的测量辐射的可透过方式来实现，例如可以实现为透明窗口区域。
光路81借助于(另一)光纤82连接至传感器83。传感器83优选地形成为照相机或线传感器，其中，图像可以从密封面48的后侧捕获。光路81例如可以按沿着密封面48延伸的方式提供，或者可以通过光路81访问密封面后侧上的至少一个点。因此可以从后侧捕获图像。
借助于图像比较(目标-实际比较)，然后可以导出密封面48(尤其是，应用至密封面48的基于聚合物的密封材料)的当前状态。例如，因此可以确定密封材料从密封面48脱离或密封组件的任何其它损害。
应当明白，传感器83可以另选地形成为具有用于测量辐射的束源并且具有用于在与密封面48相互作用之后检测测量辐射的检测器的光谱仪。然后优选提供两个分离的光路用于发射和用于接收测量辐射，并且可以设置有特定光纤。
应当明白，所描绘的附图仅示意性地描绘了可能的示例性实施方式。不同方法还可以根据本发明彼此组合和与根据现有技术的真空阀和真空处理相组合。

Claims (18)

1.一种真空阀系统，该真空阀系统包括真空阀(40、40'、40"、40"')，所述真空阀(40、40'、40"、40"')用于控制体积流或质量流和/或用于气密密封处理容积，其中，所述真空阀(40、40'、40"、40"')具有：
阀座，所述阀座绕限定开口轴(14)的阀开口(12、42)延伸；
阀封闭件(13、41)，所述阀封闭件(13、41)用于按大致气密方式关闭所述阀开口(12、42)；以及
至少两个密封面(15、18、45、48)，其中，所述至少两个密封面中的第一密封面(15、45)由所述阀座提供并且绕所述阀开口(12、42)延伸，并且所述至少两个密封面中的第二密封面(18、48)由所述阀封闭件(13、41)提供并且与所述第一密封面(15、45)相对应地形成；
驱动单元(16)，所述驱动单元(16)被联接至所述阀封闭件(13、41)，所述驱动单元按这样的方式来设计，即，所述阀封闭件(13、41)能够按限定的方式进行改变和调节，以便提供相应阀打开状态，并且能够从打开位置(O)移动到关闭位置并返回，在所述打开位置，所述阀封闭件(13、41)至少部分地释放所述阀开口(12、42)，而在所述关闭位置，所述第二密封面(18、48)沿所述第一密封面(15、45)的方向压紧并且所述阀开口(12、42)按大致气密方式关闭，
其特征在于，
所述真空阀系统具有光学传感器单元(20、30、50、60、70、80)，其中，所述光学传感器单元(20、30、50、60、70、80)被设计成检测光学测量信号，并且按这样的方式布置，并且所述光学传感器单元(20、30、50、60、70、80)的光学检测轴按这样方式取向，即，能够检测关于所述至少两个密封面(15、18、45、48)中的一个的至少一部分的所述光学测量信号，
其中，所述光学测量信号能够在所述阀封闭件(13、41)的测试位置生成。
2.根据权利要求1所述的真空阀系统，
其特征在于，
关于所述至少两个密封面(15、18、45、48)中的一个的至少一部分的所述光学测量信号能够仅在所述阀封闭件(13、41)的特定测试位置生成。
3.根据权利要求1或2所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述真空阀(40、40'、40"、40"')限定与外部环境隔离的真空区域。
4.根据权利要求3所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述光学传感器单元(20、30、50、60、70、80)被至少部分地布置在所述真空区域内，并且
所述检测轴沿所述阀座的方向取向，以检测针对所述第二密封面(18、48)的所述光学测量信号。
5.根据权利要求1所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述真空阀(40、40'、40"、40"')具有至少能透过所述光学测量信号的透射窗口(22、62)。
6.根据权利要求5所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述光学传感器单元(20、30、50、60、70、80)按这样的方式布置在外部环境中，即，能够借助于所述光学传感器单元(20、30、50、60、70、80)经由所述透射窗口(22、62)来检测所述光学测量信号，其中，所述检测轴位于所述透射窗口(22、62)内。
7.根据权利要求5或6所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述透射窗口(22、62)形成所述至少两个密封面(15、18、45、48)中的一个的至少一部分。
8.根据权利要求3所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述光学传感器单元(20、30、50、60、70、80)包括用于检测和引导所述光学测量信号的光纤(31、51、81、82)。
9.根据权利要求8所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述光纤(31、51、81、82)的至少一部分存在于所述真空区域中，并且被布置和取向成检测针对所述至少两个密封面(15、18、45、48)中的至少一个的所述光学测量信号。
10.根据权利要求1所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述光学传感器单元(20、30、50、60、70、80)被连接至所述阀封闭件(13、41)。
11.根据权利要求1所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述光学传感器单元(20、30、50、60、70、80)被至少部分地集成在所述阀封闭件(13、41)中。
12.根据权利要求1所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述光学传感器单元(20、30、50、60、70、80)包括光束检测模块(23、53、63、83)，该光束检测模块(23、53、63、83)具有
照相机，
红外检测器，
散射光传感器，和/或
Raman检测器。
13.根据权利要求12所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述红外检测器是近红外检测器。
14.根据权利要求1所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述真空阀系统包括处理单元，所述处理单元按这样的方式形成，即，能够借助于所述处理单元处理所检测到的光学测量信号，并且能够基于所检测到的光学测量信号生成状态信息。
15.根据权利要求14所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述状态信息提供关于所述第一密封面(15、45)或所述第二密封面(18、48)的化学、机械和/或结构完整性的信息，
和/或
所述状态信息借助于图像处理和/或借助于针对所检测到的光学测量信号的实际值与目标值的比较来生成。
16.根据权利要求14或15所述的真空阀系统，
其特征在于，
基于所述状态信息，能够针对所述至少两个密封面(15、18、45、48)中的一个的至少可检测部分来推导材料组成和/或针对所述材料组成的变化。
17.根据权利要求14所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述状态信息被生成为
所述至少两个密封面(15、18、45、48)中的一个的至少可检测部分的视觉表示，或者
具体化光谱测量信号的图形，或者
指定所检测到的光学测量信号与特定容限值的关系的输出信号。
18.根据权利要求1所述的真空阀系统，
其特征在于，
所述阀座由所述真空阀的在结构上与所述真空阀相连接的一部分形成，或者由处理室提供。
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