半导体·光学镀膜·科研实验的理想搭档——ULVAC CRYO-U6H低温真空泵全解析

一、产品概述

在半导体制造、平板显示（FPD）、光学镀膜及前沿科学研究等领域，获得清洁、高真空乃至超高真空环境是保障工艺质量和实验精度的核心前提。传统真空泵在高真空段往往面临抽速下降、油污染等问题，而低温真空泵凭借其独特的抽气机理，成为高真空至超高真空领域的理想选择。

CRYO-U6H是日本ULVAC爱发科（ULVAC CRYOGENICS）旗下CRYO-U系列标准低温泵中的6英寸口径型号。该系列采用两级GM（Gifford-McMahon）制冷机技术，能够稳定实现高真空至超高真空排气。CRYO-U6H作为该系列中尺寸最小的标准产品，以轻量化、紧凑型设计著称，特别适用于实验室研究和小型生产设备中的高真空需求。

二、工作原理与技术核心

1. 低温泵的抽气原理

低温泵的核心工作原理基于气体在极低温度下饱和蒸气压急剧下降的物理特性。当泵内的低温面板被冷却至低温度（通常20K以下）时，气体分子撞击到低温表面后被冷凝或吸附，从而被“捕获"在低温面板上。这一过程无需任何运动部件，也不使用油类介质，因此能够获得清洁、无油污染的真空环境。

2. 两级GM制冷机

CRYO-U6H采用两级GM制冷机作为冷源。GM（Gifford-Mahon）循环是低温泵最主流的制冷循环方式，在可靠性方面具有显著优势。

制冷机分为两级：

• 第一级（一级冷头） ：制冷能力较强，可将温度降至80K以下，主要为第二级提供热屏蔽，同时用于冷凝水蒸气等高沸点气体。

• 第二级（二级冷头） ：虽制冷功率较小，但能将冷头温度降至10-12K，通过15K低温面板实现低沸点气体（如氮气、氢气、氩气等）的冷凝与吸附。

3. 清洁无油的真空环境

与油扩散泵等传统高真空泵不同，低温泵在真空容器内无任何动作部件，不使用油类介质。这一特性使其成为对清洁度要求高的半导体、光学和生物医学应用的理想选择。同时，由于采用吸附方式抽气，低温泵的排气速度非常大，这是其区别于其他类型真空泵的显著特点。

三、核心性能参数

CRYO-U6H作为6英寸口径标准低温泵，具备以下关键技术指标：

从抽速数据可以看出，CRYO-U6H对水蒸气的抽速高达2,100 L/s，远超对其他气体的抽速。这一特性使其在需要快速排除水分的真空工艺（如镀膜前真空腔体的除气）中具有显著优势。同时对氢气的抽速也达到1,100 L/s，适用于涉及氢气环境的特殊工艺。

四、产品特点与优势

1. 轻量・紧凑设计

CRYO-U6H是ULVAC CRYO-U系列中尺寸最小的标准产品，泵体重量仅19 kg。紧凑的外形设计使其能够灵活集成到空间受限的实验装置和小型生产设备中。

2. 超高真空性能

CRYO-U6H可实现10⁻⁸ Pa以下的超高真空。这一性能水平使其能够满足从基础科学研究到高制造工艺对真空度的严苛要求。

3. 多台并联运行能力

CRYO-U6H支持多台并联运行，使用C30F2压缩机单元时，最多可同时驱动3台CRYO-U6H运行。这一特性为需要多腔室并行作业的生产线提供了灵活的扩展方案，有助于提高整体生产效率。

4. 长维护周期

CRYO-U6H的保养周期长达16,000小时。长维护周期意味着更低的运行成本和更少的设备停机时间，对于连续生产的工业用户而言具有重要意义。

5. 灵活的安装方位

CRYO-U系列（除U30、U22以外）因使用小型氦气制冷机，可在任何方位进行安装。这一灵活性为设备布局和系统集成提供了更多可能性。

6. 大气压操作能力

CRYO-U6H内置手动复位型热保护器，可以在大气压下进行操作。这一设计简化了安装和调试流程，降低了操作门槛。

五、典型应用领域

CRYO-U6H凭借其紧凑设计、超高真空性能和清洁无油特性，广泛应用于以下领域：

• 半导体制造：适用于溅射工艺（Sputtering）、蚀刻（Etching）等需要高真空、无油环境的制程环节

• 平板显示（FPD） ：用于显示器面板制造中的真空镀膜和沉积工艺

• 光学镀膜：为精密光学镜片和器件的真空镀膜提供清洁高真空环境

• 研究开发：适用于大学实验室、研究所的基础物理研究和材料科学研究

• 电子设备制造：用于各类电子元器件的高真空封装和测试

• 超导与医疗设备：基于ULVAC的真空技术和美国CTI制冷技术的融合，CRYO-U系列在超导、医疗设备、测量仪器及低温容器等领域也展现出优异的可靠性

六、使用与维护要点

1. 再生操作

低温泵在长期运行后，低温面板上会积累捕获的气体，导致抽气能力下降。此时需要进行再生（Regeneration）操作——通过加热和排气，将冷凝和吸附在低温表面的气体转化为气态并排出，从而恢复泵的吸附能力。低温泵在保持低温状态时会持续捕获气体，但若不进行再生，则无法继续有效抽除新进入的气体。

CRYO-U6H可适配ULVAC的RBH-6带式加热器（外形尺寸170×495mm），该加热器安装便捷，能够有效促进再生过程中水分的蒸发，缩短升温时间和粗抽时间。

2. 压缩机配套

CRYO-U6H需要配套ULVAC压缩机单元使用，可选型号包括C10、C10AT、C10ES等。压缩机负责将压缩后的氦气输送至制冷机，并冷却从制冷机返回的高温氦气，形成循环。

七、总结

ULVAC爱发科CRYO-U6H低温真空泵是一款集紧凑设计、超高真空性能、清洁无油运行于一体的6英寸口径标准低温泵。其采用两级GM制冷机技术，对水蒸气的抽速高达2,100 L/s，极限压力可达10⁻⁸ Pa以下，能够为半导体制造、FPD、光学镀膜及科学研究等领域提供可靠的高真空至超高真空环境。

作为CRYO-U系列中尺寸最小的标准产品，CRYO-U6H以19 kg的轻量化设计和灵活的安装方式，特别适合空间受限的实验室和小型生产设备。16,000小时的长维护周期和多台并联运行能力，进一步降低了用户的运营成本，提升了生产效率。

无论是追求清洁无油真空环境的科研工作者，还是需要稳定高效真空保障的工业用户，CRYO-U6H都提供了一个经过市场验证的可靠选择。