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1、真空技术、真空设备、真空获得设备、真空应用设备:
(1)真空技术:真空技术是建立低于大气压力的物理环境,以及在此环境中进行工艺制作、物理测量和科学试验等所需的技术。真空技术主要包括真空获得、真空测量、真空检漏和真空应用四个方面。
真空度的划分范围分析
(2)真空设备:真空设备一般包括真空获得设备、真空测量设备、真空检漏设备和真空应用设备。
真空设备分类分析
(3)真空获得设备:
①真空获得设备的概念和分类:真空获得设备,即获得、改善和(或)维持真空环境的装置,主要指真空泵。按照工作原理的不同,真空泵分为气体传输泵和捕集泵两大类,其中气体传输泵的市场规模占比约为65%。
据中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国真空设备市场运行格局及投资战略研究报告》统计数据显示:气体传输泵主要包括变容真空泵和动量真空泵两类。其中,变容真空泵的工作原理是泵腔充满气体,其入口被周期性的隔离,然后将气体输送到出口,气体排出前一般被压缩。变容真空泵主要包括往复式真空泵和旋转式真空泵两类。
动量真空泵的工作原理是将动量传递给气体分子,使气体由入口不断地输送到出口。动量真空泵主要包括牵引式真空泵、流体携带泵、离子传输泵三类。捕集泵是指气体分子被吸附或冷凝而保留在泵内表面上的一种真空泵,主要包括吸附泵、吸气剂泵、升华(蒸发)泵、吸气剂离子泵、低温泵等类型。
②气体传输泵:干式真空泵(罗茨干泵、涡旋干泵)是气体传输泵-变容
真空泵的一种。按照运动部件密封方式不同,气体传输泵-变容真空泵可分为油
封(液封)真空泵、干式真空泵两类,具体差异如下:
按照工作原理不同,气体传输泵-变容真空泵主要分为往复式真空泵、旋转式真空泵两大类。气体传输泵-动量真空泵主要分为牵引式真空泵、流体携带泵、离子传输泵等三类。不同类型的气体传输泵,其主要工作的真空度范围不同。气体传输泵的具体分类如下表所示:
(4)真空应用设备:真空应用设备种类繁多,广泛应用于薄膜、纳米科学与技术、电子材料与器件、显示技术、质谱与检漏、真空冶金及表面工程等众多专业领域。真空应用设备主要包括大科学装置、真空薄膜仪器设备、新材料制备设备三大类。
①大科学装置:重大科技基础设施,是指通过较大规模投入和工程建设来完成,建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动,实现重要科学技术目标的大型设施。其科学技术目标必须面向国际科学技术前沿,为国家经济建设、国防建设和社会发展做出战略性、基础性和前瞻性贡献。
相较于一般的基础设施建设和科学仪器装备,重大科技基础设施具有以下特点:①科学技术意义重大,影响面广且长远,建设规模和耗资大,建设时间长;②技术综合、复杂,需要在工程中研制大量非标设备,具有工程与研制的双重性;③为保证国家科技水平长期发展,国产设备使用率高;④其产出是科学知识和技术成果,而不是直接的经济效益,建成后要通过长时间稳定的运行、不断的发展和持续的科学活动才能实现预定的科学技术目标;⑤从立项、建设到利用的全过程,都表现出很强的开放性和国际化特色。
按照使用目的的不同,重大科技基础设施可分为三类:专用研究设施、公共实验设施和公益科技设施。按科学领域不同,重大科技基础设施主要涵盖能源、生命、地球系统与环境、材料、粒子物理和核物理、空间和天文、工程技术等七个领域。截至目前,我国批准立项、在建、运行的国家重大科技基础设施超过50项。
②真空薄膜仪器设备:真空薄膜仪器设备主要包括PVD设备和CVD设备。据中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国真空薄膜仪器设备市场竞争格局分析及投资战略研究可行性报告》统计数据显示:真空镀膜,指在真空条件下利用某种方法,在固体表面上镀一层与基体材料不同的薄膜材料,也可以利用固体本身生成一层与基体不同的薄膜材料。PVD(物理气相沉积),是指在真空条件下,利用蒸发、溅射之类的物理方法形成气态的原子、分子或离子,然后通过气相传输步骤,在适当温度的衬底上凝聚形成所需要的薄膜或涂层的过程。按镀层材料形成机理不同,PVD可分为真空蒸发镀、溅射镀和离子镀等。PVD技术广泛应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域,可制备具有耐磨、耐腐饰、装饰、导电、绝缘、光导、压电、磁性、润滑、超导等特性的膜层。
CVD(化学气相沉积),是把一种或几种含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基片的反应室,借助气相作用或在基片上的化学反应生成所希望的薄膜。化学气相沉积可分为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、金属有机化合物化学气相沉积技术(MOCVD)、激光化学气相沉积(LCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)等。目前,CVD技术应用于刀具材料、耐磨耐热耐腐蚀材料、宇航工业的特殊复合材料、原子反应堆材料及生物医用材料等领域,而且被广泛应用于制备与合成各种粉体材料、块体材料、新晶体材料、陶瓷纤维及金刚石薄膜等。在作为大规模集成电路技术需要的铁电材料、绝缘材料、磁性材料、光电子材料的薄膜制备技术方面不可或缺。
③新材料制备设备:新材料制备设备主要包括晶体材料制备设备及真空冶金设备。晶体生长,是指物质在一定温度、压力、浓度、介质、ph等条件下由气相、液相、固相转化,形成特定线度尺寸晶体的过程。晶体材料制备设备,一般指在真空状态和惰性气体的保护下将晶体原料加热融化,并通过直拉、区熔等特定方法生长晶体的专用设备。
真空冶金,指在低于大气压的气压之下开展的冶金作业。真空冶金技术一般用于金属的熔炼、精炼、浇铸和热处理等。真空冶金设备主要用于稀有金属、贵金属以及难熔金属的熔炼、提纯以及回收重熔,还可用于制取半导体材料和难熔金属及其合金的单晶等。