SU1179274A1 - Устройство дл регулировани низких давлений в проточном реакторе - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НИЗКИХ ДАВЛЕНИЙ В ПРОТОЧНОМ РЕАКТОРЕ , содержащее источники газов, каждый из которых через последовательно включенные соответствующие стабилизатор давлени , измеритель расхода и клапан соединен с входом в реактор, выход которого подключен к линии сброса и нейтрализации через последовательно включенные заслонку, высоковакуумньй затвор, азотную ловушку, диффузионный и механический насосы, и измеритель давлени  В реакторе,-причем управл ющие входы клапанов соединены с первым и вторым выходами программного блока, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности и качества регулировани , в нем установлены задатчики давлени , регулирующий орган с исполнительным механизмом , установленный на -линии газаносител , включенной с одной стороны между стабилизатором давлени  и измерителем расхода, а с другой между заслонкой и высоковакуумным затвором, регул тор, дополнительный клапан и блок клапанов, первый, втоо S рой, третий и четвертый входы которого соединены с входами соответству (Л ющих задатчиков давлени , а п тый, шестой, седьмой и восьмой входы которого соединены с первым, вторым, третьим, и четвертым выходами, программного блока, п тый вмход которого подключен к управл ющему входу дополнительного клапана, причем выход измерител  давлени  подключен к первому входу регул тора, выходом подключенного к приводу заслонки, к второму входу регул тора подключен первый выход блока клапанов,. второй выход которого подключен к исполнительному механизму регулирующего органа.

Description

Изобретение относитс  к области регулировани  давлени  газов, в частности при оса;кдении паров в вакуумных аппаратах с помощью тлеющего разр да.

Цель изобретени  - повышение надежности и качества регулировани  устройства.

На фиг . 1 показана функциональна  схема прёдлагае1 ого устройства; на фиг. 2 - принщ-1пиальна  схема блока клапанов и ее св зи с остальными элементами функциональной схемы на фиг. 3 - циклограмма последовательности и длительности включени  клапалов при осуществлении одного из возможных технологических процессов .

Устройство содержит источники газов 1, 2, соединенные с соответствую 1ДИМИ стабилизатордми давлени  3, 4, измерител ми расхода 5, 6, клапанами 7, 8, управл ющие входы которых подключены к первому и второму вькодам программного блока 9, а выходы объединены и соединены с входом реактора 10. Источник тока 11 служит дл  создани  тлеющего ВЧ разр да Выход реактора 10 соединен через последовательно установленную (ре гулнрующую) заслонки 12,. высоковакуумпьш затвор 13, азотную ловушку . 14, диффузионный насос 15, клапан. 16 и механический насос 17 к линии сброса и нейтрализации клапан 18 позвол ет соединить реактор 10 через регулирующую заслонку 12 непосредственно с входом механического насоса 17. Выход измерител  давлени  19 подключён к первому входу регул тора 20, выход которого через вторичньй усилитель 21 соединен с приводом 22 регулирующей заслонки 12.

Стабилизатор давлени  23, подключенньш к входам задатчиков давлеии  24-27 обеспечивает их питание сжатым воздухом. Выходы задатчиков давлени  24-27 подсоединены к первомучетвертому входам блока клапанов 28, п тый-восьмой входы которого подключены соответственно к первомучетвертому вьКодам программного блока 9. Выходы клапанов 29 и 30 объединены и соединены с первьм выходом блока клапанов 28, подключен ным к второму входу регул тора 20, а объединенные выходы клапанов 31 и 32 соединены через второй выход

Глока клапанов 28 с исполнительным механизмом 33 регулирующего органа 34, вход которого соединен с газа-носител , а вщход через дополнительный клапан 35 - с входом В высоковакуумньш затвор 13. Управл ющий вход дополнительного клапана 35 подключен к п тому выходу программатора 9.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом процесса в ручном режиме производитс  предварительна  настройка устройства. Дл  этого включают механический насос 17, а затем открывают клапан 18. Регул тор 20 типа ПРЗ перевод т в ре .жим ручного управлени  и- его ручным задатчиком (не показан) посредством вторичного усилител  21 и привода 22 полностью открывают заслонку 12.-

По, достижениив реакторе 10 давлени  Па закрывают клапан 18 и открывают высоковакуумный затвор 13 и клапан 16. Клапан 35 находитс  в закрытом состо нии. Диффузионный насос 15 с азотной ловушкой 14 обеспечивает откачку реактора 1-0 до давлени  1-2-10 Па при температуре нагревател  200-250 С. После этого включают клапан 7, установленный на линии газа-носител , который от источника 1 подводитс  к стабилизатору давлени  3, обеспечивающему рабочее давление в пределах 0,01...0,1 МПа.

По измерителю 5 устанавливают требуемьй расход газа-носител , подаваемого в реактор 10. Дл  установлени  в реакторе 10 рабочего давлени  в диапазоне 1,5...15-10 На включают клапан 31 в блоке клапанов 28. При подаче напр жени  питани  на клапан 31 мембрана подт гиваетс  к сердечнику и открывает первый вход клапана (нижнее сопло). Второй вход (верхнее сопло) у всех клапанов 29-32 заглушен.

Сжатый воздух от задатчика давлени  26 типа П23Д.4 через первьм .вход клапана 31 поступает в исполнительный механизм 33 регулирующего органа 34. С помощью давлени  сжатого воздуха, регулируемого задатчиком 26, закрывают регулирующий орган 34.

Затем ручным задатчиком регул тора 20 (не показан), измен   давление на входе вторичного усилител  21, посредством привода 22 устанавливают заслонку в среднее положение и включают дополнительньй клапан 35. Измен   выходное давление задатчика 26, регулируют расход газа-носител  через регулирующий орган ЗА так, чтобы на шкале контрольного прибора (не показан) установилось давление, близкое или равное заданному значению в камере 10, Это достигаетс  за счет того, что при поДаче газа-носител  через регулирующий орган 34 и дополнительный клапан 35 на вход высоковакуумного затвора 23 давление на входе диффузионного насоса 15 повышаетс , а следовательно, уменьшаетс  перепад давлени  на заслонке 12 и скорость откачки реактора 10, давление в котором возрастает. По достижению заданного значени  давлени  в реакторе 10 подают напр жение от источника питани  11 на электроды и зажигаетс  плазма. После этого включают клапан 8 и газ от источника 2, соединенного последовательно со стабилизатором давлени  4,. измерителем расхода 6, поступает в реактор 10. По измерителю 6 устанавливают заданный расход газа. Затем отключают клапан. 31 в блоке клапанов 28 и включают клапан 32. Выход задатчика давлени  27 соедин етс  с входом в исполнительньй механизм 33. Измен   давление задатчиком 27 в исполнительном механизме 33, устанавливают такой расход газа через регулирующий орган 34, чтобы давление в реактбре 10 стало близким к заданному.

При подключении к реактору 10 других технологических газов включаетс  соответствуюпщй клапан в блоке клапанов 28 и соответствующий задатчик давлени  подсоедин етс  к исполнительному механизму 3. Настройка устройства ведётс  аналогично указанной методике.

. .

В качестве клапанов .29-32 используютс  дискретные электропневмопреобразователи типа П1ПР5. Предварительна  настройка устройства регулировани  низких давлений осуществл етс  таким образом, чтобы расходна  характеристика заслонки 12 нй179274 . 4 ходилась на линейном участке независимо от величины расхода подключаемых технологических газов к реактору 10. После настройки устройства 5 приступают к проверке качества регулировани  на всех циклах технологического процесса.

Дл  этого в блоке клапанов 28 включают клапан 30 через первый

10 вход которого выход задатчика давлени  25 подсоедин етс  к второму входу регул тора 20. На первый вход регул тора 20 поступает сигнал от . измерител  давлени  19. Задатчиком

15 давлени  25 на входе регул тора 20 устанавливают значение давлени , близкое к значению давлени  ручного задатчика регул тора 20, и перевод т последний на автоматический

20 режим управлени , наблюда  по контрольному прибору за изменением давлени  в реакторе 10.

Одновременно включа  клапан на технологической газовой линии, например 8, и соответствуюпщй ему

клапан 32 в блоке клапанов 28, провер ют максимальное отклонение давле-. нн  в реакторе 10 ot заданного зна- чени  и определ ют врем  переходного процесса.

Корректировку производ т задатчиком давлени  27, подключенным к исполнительному механизму 33, добива сь наименьпей амплитуды отклонени  и времени переходного процесса,

Такую же проверку качества регулировани  осуществл ют при подключении других технологических газов. Дл  осуществлени  автоматического

0 управлени  всем процессом осаждени  примен етс  программатор 9 типа врем -команда . БШ1-1-1, который обеспечивает заданные последовательность срабатывани  и времени работы кла-

5 панов и других механизмов и УСТ- ройств. Он допускает работу (включение ) нескольких органов в одном временном интервале или одного органа в нескольких временных интервалах. На наборном поле про1 раммато.- . ра 9 задаетс  последовательность включени  органовi а назадатчике времени каналов в1ЬеМ  работы каждого из них. Программатор 9 имеет

5 восемь регулируемых каналов времени, Врем  каждого ид них он отсчитывает с нул  до заданной дл  данного канала величины..

По циклограмму процесса, цредсталенной на фиг. 3/ на наборном поле программатора. 9 задают последовательность включени  клапанов, а так же врем  их открытого и закрытого состо ни . Этим завершаетс  подготовка устройства дл  ведени  процесса регулировани  низких давлений в реакторе проточного типа в автома тическом режиме.

При автоматическом регулировании низких давлений (см. циклограмму процесса, представленную на фиг. 3) в начальное врем  Т включаютс  клапаны 29 и 35. Поскольку на выходе задатчика 24, подключенно го к второму входу регул тора 20 через первый вход клапана 29, устанавливаетс  небольшое давление, то регул тор 20 посредством вторичного усилител  и привода 22 полност открывает заслонку.

По достижении в реакторе 10 давлени  (врем  Т,) клапан 18 отключаетс , включаетс  клапан 16 и открываетс  высоковакуумный затво 13.

Диффузионный насос 15.откачивает реактор 10 до давлени  1...210 Па После этого (во врем  Т) включаютс  клапаны 7,30,31 и 35, клапан 29 отк.шочаетс .

Газ-носитель от источника 1 чере стабилизатор 3, измеритель расхода клапан 7 поступает в реактор 10 и далее через заслонку 12, высоковакуумный затвор 13, азотную ловушку 14, диффузионный насос 15, клапан 16, механический насос 1 7 в сист€.-1у сброса и нейтрализации. Одновременн с этим газ-носитель (или инертный газ N2) через регулирующий орган 34 и клапан 35 поступает на вход высоковакуумного затвора 13 При включении клапана 30 блока клапанов 28 пневмосигнал от задатчика давлени  25 через нижнее открытое сопло клапана 30 подаетс  на второй вход регул тора 20, который посредством вторичного усилител  .21 и заслонки

12 устанавливает в реакторе 10 заданное давление. К реактору 10 подключаетс  источник тока 11, и зажгаетс  плазма. Затем (врем  Т) включаютс  клапаны 8 и 32, а клапаны 7 и 31 отключаютс . Технологический газ, например , от источника 2 через стабилизатор давлени  4, измеритель расхода 6, клапан 8 поступает в реактор 10. Одновременно при подключении задатчика давлени  27 через первьй вход клапана 32 к исполнительному механизму 33 регулирующего органа 34 последний занимает новое положение, соответствующее минимальному отклонению давлени  в реакторе 10. По завершении операции (например, травлени , врем  14) отключаютс  клапана 8 и 32, а включаютс  клапаны 7 и 31 и осуществл етс  следующа  технологическа  операци  (продувка). Дл  проведени  операции осаждени  -одного из компонентов структур во врем  Tg- включаютс  п-й клапан на линии технологического газа и клапан 28 п в блоке кла.панов 28 (клапаны п-й и 28 п не указаны).

К реактору 10 подсоедин етс  очередной источник газа, а к исполнителному механизму 33 через клапан 28 п подключаетс  соответствующий этому каналу регулировани  задатчик давлени  (не указан).

В реакторе 10 происходит разложение газообразных реагентов в плазме тлеющего разр да при заданном рабоче давлении. Образование пленок осуществл етс  за счет осаждени  на подложки продуктов реакции с последующей бомбардировкой их зар женными частицами . По завершению операции осаждени  (врем  Tg) клапаны 28 п и п-й отключаютс . Подсоединение других газовых технологических линий к реактору 10 осуществл етс  включением соответствующих клапанов, а также подключением к исполнительному механизму 33 через блок клапанов 28 соответствующих задатчиков давлени 

И27НН

TJ

23

0J...1.0/iffa

If поз. /J

32

t

F

29

3130

28

TZ Тз

Врем  TO

Til TS

TS 7 uej

Claims (1)

1. , УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НИЗКИХ ДАВЛЕНИЙ В ПРОТОЧНОМ РЕАКТОРЕ, содержащее истдчнйки газов, каждый из которых через последовательно включенные соответствующие стабилизатор давления, измеритель расхода и клапан соединен с входом в реактор, выход которого подключен к линии сброса и нейтрализации через последовательно включенные заслонку, высоковакуумный затвор, азотную ловушку, диффузионный и механический насосы, и измеритель давления В реакторе, причем управляющие вхо ды клапанов соединены с первым и вторым выходами программного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и качества регулирования, в нем установле ны задатчики давления, регулирующий орган с исполнительным механизмом, установленный на линии газаносителя, включенной с одной стороны между стабилизатором давления и измерителем расхода, а с другой между заслонкой и высоковакуумным затвором, регулятор, дополнительный клапан и блок клапанов, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены с входами соответствующих задатчиков давления, а пятый, шестой, седьмой и восьмой входы которого соединены с первым, вторым, третьим, и четвертым выходами, программного блока, пятый выход которого подключен к управляющему входу дополнительного клапана, причем выход измерителя давления подключен к первому входу регулятора, выходом подключенного к приводу заслонки, к второму входу регулятора подключен первый выход блока клапанов,.' второй выход которого подключен к исполнительному механизму регулирующего органа.