Турбомолекулярные насосы KYKY серии CXF с магнитным подвесом (1280–3260 л/с, до 1×10⁻⁸ Па)
Основное преимущество турбомолекулярных насосов на магнитной подвеске заключается в полном отсутствии механического контакта между ротором и опорой. Ротор удерживается в рабочем положении исключительно силами магнитного поля, что даёт целый ряд технических и эксплуатационных преимуществ.
Во-первых, отсутствует трение и, как следствие, не требуется смазка. Это полностью исключает риск загрязнения вакуумной системы продуктами испарения масел и делает такие насосы пригодными для сверхчистых процессов — производства полупроводников, фотонных компонентов, покрытий и систем течеискания.
Во-вторых, минимальная вибрация. Поскольку нет контактных подшипников, нет и вибрационных колебаний, характерных для насосов с механической опорой. Это особенно важно при применении в системах, чувствительных к вибрациям — например, в масс-спектрометрах, установках ионной микроскопии и прецизионных измерительных стендах.
Третье преимущество — высокая долговечность. Отсутствие износа узлов позволяет насосам с магнитной подвеской работать десятки тысяч часов без сервисного вмешательства. Не требуется замена подшипников, не возникает механического износа и необходимости в балансировке ротора.
Четвёртое — устойчивость к агрессивным средам. Благодаря герметичной конструкции, специальным покрытиям и системе подачи инертного газа насосы на магнитной подвеске способны длительно работать с коррозионно-активными или травильными газами без деградации опорных узлов.
Кроме того, такие насосы обеспечивают более высокую чистоту вакуума (до 10⁻⁸ Па), меньший уровень шума и возможность установки в любом пространственном положении. В совокупности это делает магнитолевитационные турбомолекулярные насосы оптимальным выбором для научных и промышленных систем, где требуется высокая стабильность, долговечность и абсолютная чистота процесса. Турбомолекулярные насосы серии KYKY CXF представляют собой высокотехнологичные высоковакуумные агрегаты для эксплуатации в сложных технологических процессах микроэлектроники, полупроводникового производства, плазмохимического травления, нанесения покрытий и научного приборостроения. Основным отличительным признаком серии является применение активной магнитной подвески ротора, что полностью исключает контактные опоры и, соответственно, необходимость в смазке, механической поддержке и периодической разборке узла подшипников.
В конструкции используется магнитно-левитирующий узел, состоящий из радиальных и осевых электромагнитных подшипников, системы высокочувствительных датчиков положения и блока цифрового управления. В процессе работы ротор удерживается в стабильном положении в пяти координатах только за счёт сил магнитного поля. Такая схема обеспечивает отсутствие износа, крайне низкий уровень вибрации, возможность монтажа насоса в любом пространственном положении и длительную непрерывную работу при высоких скоростях вращения.
Насосы CXF рассчитаны на работу в диапазоне быстроты откачки по азоту от 1280 до 3260 л/с и на достижение предельных давлений вплоть до 1×10⁻⁸ Па (при использовании металлического уплотнения и правильной форвакуумной ступени). Это делает серию CXF пригодной для вакуумных камер большого объёма, кластерных систем, установок с высокой газовой нагрузкой и процессов, где требуются одновременно высокие скорости откачки по тяжёлым и лёгким газам.
Магнитная подвеска и система динамического управления
Пятиикоординатная система подвеса выполняет непрерывный контроль радиального и осевого положения ротора. Датчики перемещений передают информацию в контроллер, после чего активная система управления формирует корректирующие сигналы на электромагниты. За счёт этого компенсируются температурные и процессные дрейфы, реакция на изменение газовой нагрузки и колебания форвакуумного давления. Такая архитектура позволяет эксплуатировать насосы CXF в режимах, недоступных для насосов на шариковых подшипниках, и поддерживать стабильную геометрию зазоров внутри насоса даже на скоростях 21 000–33 000 об/мин.
Отсутствие смазки в опорных узлах исключает загрязнение вакуумной системы углеводородами и делает серию CXF применимой в процессах, чувствительных к фону, в том числе в производстве СВЧ-компонентов, в ионно-лучевых технологиях и в плазменных установках для полупроводников.
Высокоскоростной привод и сервоуправление
В составе насосов применён высокоэффективный двигатель постоянного тока с системой сервоуправления. Привод подстраивает момент и скорость под фактическую нагрузку, что обеспечивает уверенный разгон в пределах 6–10 минут для типоразмера DN200–DN320, а также контролируемое торможение без ударных нагрузок на магнитную подвеску. Система следит за тепловым состоянием обмоток и при необходимости снижает мощность для предотвращения перегрева.
Композитный ротор
Турбороторы CXF изготавливаются по комбинированной технологии: силовой диск выполняется из высокопрочного алюминиевого сплава, а нагруженные периферийные элементы — из углеродного волокна с высокой удельной прочностью. За счёт уменьшения массы вращающихся элементов снижается инерция, уменьшается нагрузка на подвес и обеспечивается более высокая скорость вращения без увеличения вибрации. Это напрямую отражается на быстроте откачки и ресурсе.
Коррозионная стойкость и работа с агрессивными газами
Внутренние поверхности насосов CXF подвергаются специальной антикоррозионной обработке. Конструктивно предусмотрена подача инертного газа (обычно азота) в межкамерные зоны и в область низкого вакуума для защиты от коррозионно-активных продуктов плазмохимических и гальванических процессов. Постоянный малый поток защитного газа обеспечивает вытеснение коррозионно-активных компонентов и продлевает срок службы насоса в линиях травления и осаждения.
Термостабилизация и обогрев
Для предотвращения конденсации и отложений на лопатках ротора и в проточном тракте насосы CXF оснащаются электрическим нагревателем и системой контроля температуры. В сочетании с водяным охлаждением это позволяет поддерживать оптимальный тепловой баланс: нагретые участки не дают осаждаться продуктам процесса, а охлаждаемый корпус удерживает допустимую температуру опорных элементов и электроники. Такой подход особенно важен при работе с полимерами, прекурсорами CVD и продуктами плазменного травления, склонными к конденсации.
Диапазон моделей и интерфейсы присоединения
В серию входят модели CXF-200/1401, CXF-200/1402, CXF-250/2301, CXF-250/2302, CXF-320/3001 и CXF-320/3002 с номинальной быстротой откачки по азоту от 1280 до 3260 л/с. Все насосы имеют выхлопной патрубок KF40 и доступны с различными входными фланцами — ISO-F, CF (ICF) и LF, что упрощает интеграцию в существующие технологические вакуумные линии. Управление осуществляется через штатные контроллеры серии CXF (1401/1402/2301/2302/3001/3002) с поддержкой контроля температуры, сигнализации по давлению и функциями сервисной диагностики.
Сводная таблица характеристик турбомолекулярных насосов CXF на магнитной подвеске
| Модель | Быстрота откачки N₂, л/с | Быстрота откачки Ar, л/с | Быстрота откачки He, л/с | Предельное давление (металл), Па | Входной фланец | Макс. форвакуумное давление, Па | Охлаждение | Контроллер |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CXF-200/1401 | 1280 | 1100 | 880 | 1×10⁻⁸ | DN200 ISO-F / ICF / LF | 1100 | Водяное, ≥2 л/мин | CXF-1401 |
| CXF-200/1402 | 1400 | 1300 | 1100 | 1×10⁻⁸ | DN200 ISO-F / ICF / LF | 1200 | Водяное, ≥2 л/мин | CXF-1402 |
| CXF-250/2301 | 2150 | 1900 | 1500 | 1×10⁻⁸ | DN250 ISO-F / ICF / LF | 1300 | Водяное, ≥3 л/мин | CXF-2301 |
| CXF-250/2302 | 2360 | 2260 | 1980 | 1×10⁻⁸ | DN250 ISO-F / ICF / LF | 1500 | Водяное, ≥3 л/мин | CXF-2302 |
| CXF-320/3001 | 2950 | 2750 | 2300 | 1×10⁻⁷ | DN320 ISO-F | 2100 | Водяное, ≥3 л/мин | CXF-3001 |
| CXF-320/3002 | 3260 | 2900 | 2550 | 1×10⁻⁷ | DN320 ISO-F | 2400 | Водяное, ≥3 л/мин | CXF-3002 |
Области применения
Насосы CXF предназначены для встраивания в промышленные и научные системы, работающие с высокой чистотой вакуума: линии производства микросхем, установки PVD/CVD, ионно-плазменное и реактивное травление, вакуумная металлургия малых объёмов, вакуумные стенды с высокой газовой нагрузкой, комплексы неразрушающего контроля герметичности высокого класса. Высокая степень сжатия по N₂ и Ar (более 1×10⁸) обеспечивает быстрый выход в рабочий режим даже при неблагоприятных фоновых газах.
Сервис и сопровождение
Эксплуатация насосов на магнитной подвеске требует контроля параметров охлаждающей воды, качества защитного азота и корректности форвакуумной ступени. В российских условиях сервис и диагностику турбомолекулярных насосов CXF целесообразно выполнять на базе специализированной вакуумной лаборатории с испытательными стендами и возможностью имитации технологических режимов. Это позволяет поддерживать насосы в состоянии, близком к заводскому, и безопасно применять их в дорогостоящих процессах полупроводников и оптоэлектроники.