Roll-to-Roll磁控溅射系统设计
挡板5的流导C3串联组成如（图5.1所示）。
图4.1 高真空有扩散泵系统简图
1—电离规；2—真空室；3—高真空管道；4—高真空挡板阀；5—挡板； 6—扩散泵；7—前级管道；8—热偶规；9—电磁阀；10—机械泵。
确定气体管道的流动状态。真空室工作压力：，分子泵入口压力很低，即管道出口压力可以忽略，管道平均压力： 此时
高真空管道的流导：
,可见为分子流。
（?为克劳辛系数查表为1，A管道截面积）即
挡板阀流导：查表得：C2=1500l/s； 障板（5）的流导：
串联有
得
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计算分子泵的抽速Sp
Sp?S1C373?637??900L?s?1?1200L?s?1 C?S1637?373故所选泵满足要求。
5.1.6前级泵的选择
K-200型扩散泵临界前级压力Pn为40Pa。由抽速曲线可知，在2.7?10?2Pa下，扩散泵最大排气量Qmax?pS?2.7?10?2?1200Pa?L/s?32.4Pa?L/s。在扩散泵出口管道断面处要求前级泵的有效抽速不小于
Sq?Qmax32.4?L?s?1?0.81L?s?1 Pn40扩散泵排气口直径56mm，选前级管道直径为56mm，长度为2m，由于管道长可以不考虑弯角影响。
确定流动状态：扩散泵出口压力为40Pa，机械泵进气口压力要比40Pa低得多，在
计算管道平均压力时可以忽略，故p???1Pn?20Pa。此时2pd?20?0.15?3Pa?m?0.67Pa?m，可见为粘滞流，故前级管道流导为：
d4?0.5643C?1.34?10p?1.34?10??20(m3/s)?0.134m3/s?134L/s
L23前级泵抽速
Sp?Sq?CC?Sq?0.81?134?0.81L/s
134?0.81通常把增大1~3倍后选泵。若增大3倍，则为2.4L/s，可选2X-4型旋片式机械真空泵。
考虑到由于真空室中实际体积会因为卷绕系统的引路而减小，而没有引入卷绕系统只需的抽速也较小。所以可以用K-150的扩散泵来代替K-200的扩散泵，而选片泵选用2X-4.
5.1.7抽气时间的计算
真空系统设计中抽气时间计算公式为
t?K?pVln0 Spp 14 / 29
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从大气压排气至103Pa时K取1 则代入数据计算得 t1=56.5s； 从103Pa至50Pa时K取1.5 则代入数据计算得 t2=55.2s； 从50Pa至5Pa时K取2 则代入数据计算得 t3=56.5s； 从5Pa抽至10?1Pa时K取4 则代入数据计算得 t4=192.1s；
高真空抽气时间计算主要考虑材料的放气率，从10?1 Pa抽至1?10?3Pa。
??i利用解析法求解：Se?pg?Qc??Aq。 tii一般的不锈钢内部溶有大量的氢气，如果没有进行高真空去气处理，则热扩撒放出的氢气是主要的，而渗透，蒸发，微漏可以不考虑，即Qc?0。不锈钢的放气率为：q1=2.1?10?7 Pa?m3/(s?cm2)，?1?1，总放气面积为A1?11800cm2。 泵对镀膜室的有效抽速为：
Se?1200?637?0.416m3/s。
1200?637把起始压强10?1Pa代入得
0.416?10?1?3.63?10?5/t’，
?0.00087h； 解得t’把起始压强1.33?10?4Pa代入得
0.416?1.33?10?4?2.48?10-5/t\
解得t\?0.66h。
所以高真空抽气时间: t?t\?t'?0.66?0.00087?0.66h?39.6min。 故总的抽气时间为：T?t?t1?t2?t3?t4?46min。
5.2卷绕系统主轴的ANSYS分析
（1）建立模型
在Solidworks中建立溅射主辊轴的模型，并用ANSYS中的File/Input命令把模型导入ANASYS中。如图5-1。
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如图5-1 溅射冷却轴
（1）生成有限元模型
定义单元类型。选取solid单元，打开Library of Element Type对话框，在单元库中选择8node 185。
设定单元尺寸。在global Element Size对话框中选择15-25。
定义材料属性。在Preprofessor- Material Props-Material Models 在对话框中选择与Q235材料对应的参数。
生成网络。在Mesh对话框中分别选择Smart Sizing(on)-Volumes-Tet-Free,选择模型，就没能生成网格划分后的模型。如图4-2。
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