池田屋新品推出ULVAC爱发科 标准低温泵 CRYO-U20H

CRYO-U20H 是日本爱发科（ULVAC）株式会社生产的一款标准型低温泵。它是获得高真空和超高真空环境的核心设备之一，广泛应用于半导体制造、薄膜镀膜、科研实验等领域。

与普通真空泵（如机械泵、干泵）“抽走"气体分子的方式不同，低温泵的工作方式非常独特——它是通过极低温度将气体分子“冻住"并捕获在泵内，从而达到抽气目的。你可以把它理解为一台内部温度极低的“冷阱"，飞入其中的气体分子一旦撞到冰冷的表面就会被牢牢粘住，再也无法离开。

二、它如何工作？（原理简述）

低温泵的核心是一台小型制冷机。这台制冷机可以将泵内的冷板降温极低的温度（远低于零下100摄氏度）。

泵内部有多级冷板，温度各不相同：

• 第一级冷板温度稍高，负责捕获水蒸气等冰点较高的气体。

• 第二级冷板温度极低，负责捕获氮气、氧气、氩气、氢气等大部分气体分子。

当气体分子进入低温泵后，会像雪花落在冰面上一样，牢牢凝结在冷板表面。由于温度极低，这些气体分子几乎不会再次蒸发逃逸，因此泵内始终保持很低的气压，持续为真空腔体提供清洁的高真空环境。

低温泵本身并不能从大气压开始工作——它需要配合前级泵（通常是干式机械泵或油旋片泵）先将腔体抽至一定真空度后，才能启动低温泵继续抽到高真空或超高真空。

三、核心特性

1. 抽速，尤其是对水蒸气

低温泵对水蒸气的抽速远高于其他类型的真空泵。在真空镀膜等工艺中，水蒸气是主要的残余气体，如果能快速将其抽除，就能大幅缩短达到工艺真空的时间，提高设备产能。这也是低温泵在镀膜行业广泛使用的主要原因。

2. 无油，实现清洁真空

低温泵内部没有任何油或润滑剂，因此不会产生油蒸气污染真空腔体。对于半导体、光学镀膜、表面分析等对洁净度要求高的应用，这一特性至关重要。排除了油污染的可能性，工艺良率和设备可靠性都会显著提升。

3. 对所有气体都有较高抽速

与某些真空泵只对特定气体高效不同，低温泵对从水蒸气到氮气、氧气、氢气、氩气等几乎所有常见气体都有很高的抽速。这使得它非常适合需要同时抽除多种气体的复杂工艺。

4. 极限真空度高

低温泵能够达到的极限真空度非常高，远高于机械泵或干泵。对于需要超高真空环境的科研实验（如表面物理、分子束外延），低温泵是的核心设备。

5. 运行稳定，振动小

低温泵采用制冷机工作，没有高速旋转的叶片或转子，因此运行时几乎没有振动。这对于电子显微镜等对振动极度敏感的精密仪器来说非常重要——振动过大会直接导致图像模糊。

6. 需要定期再生

低温泵的“捕获"能力并非无限。随着捕获的气体分子越来越多，冷板表面会被逐渐填满，抽气性能会下降。此时需要进行再生操作——将泵加热，使捕获的气体重新蒸发并被前级泵抽走，使低温泵恢复如新。再生通常只需几小时，完成后泵即可重新投入使用。

7. 运行成本低

低温泵的“耗材"是制冷机工作所需的电力。没有油品更换、没有过滤器、没有密封圈损耗，日常维护成本极低。再生过程也只是消耗一些电力和氮气，无需额外耗材。

四、典型用途

1. 半导体制造

• 溅射镀膜：在晶圆上沉积金属薄膜（如铝、钛、铜等）时，需要高真空环境来减少杂质掺入。低温泵能够快速抽除工艺腔体内的残余气体，保证薄膜纯度和附着力。

• 蒸发镀膜：与溅射类似，蒸发镀膜同样需要洁净的高真空环境。

• 蚀刻设备：某些干法蚀刻工艺需要高真空作为起始条件。

• Load Lock 腔体：晶圆传输腔需要快速抽空，低温泵的高抽速可以缩短循环时间，提高设备产能。

2. 光学镀膜与功能薄膜

• 精密光学镜头：相机镜头、望远镜、激光镜片上的多层增透膜或反射膜，需要在高真空下镀制，才能保证膜层的致密性和稳定性。

• AR 减反射膜：智能手机屏幕、眼镜片上的减反射镀膜。

• 硬质涂层：刀具、模具上的 TiN、TiAlN 等耐磨涂层。

3. 科研与大学实验室

• 表面分析设备（XPS、AES、TOF-SIMS）：这些设备需要在超高真空下进行分析，以避免表面被残余气体污染。低温泵是维持超高真空的核心设备。

• 分子束外延（MBE）：用于生长超高纯度的半导体单晶薄膜，对真空度要求高。

• 电子显微镜（SEM、TEM）：样品室和电子光路需要高真空，低温泵的无振动特性尤其适合高分辨率电镜。

• 基础物理研究：如量子计算、超导材料研究等需要洁净真空环境的实验。

4. 显示器制造

• OLED 蒸镀：有机发光二极管需要在真空下蒸镀有机材料和金属阴极，水蒸气和氧气都会严重损害器件寿命。低温泵能快速抽除腔体内的水汽，保证 OLED 器件的性能和良率。

5. 新能源领域

• 太阳能电池：异质结电池（HJT）等高效电池的透明导电膜（TCO）镀膜过程。

• 动力电池：固态电池的薄膜沉积工艺。

五、与其他真空泵的对比

六、使用要点提醒

低温泵需要前级泵配合：低温泵不能直接向大气排气，也无法从大气压开始工作。必须先用前级泵（机械泵或干泵）将腔体抽至一定真空度后，才能开启低温泵。

再生是必要维护：随着使用时间增长，捕获的气体会逐渐饱和，抽速下降。需要定期进行再生操作。再生过程通常自动完成，只需按动按钮即可。再生频率取决于工艺条件——抽除的气体越多，再生越频繁。

避免抽入大量易凝气体：虽然低温泵能捕获各种气体，但如果一次性灌入大量气体（如误操作导致腔体破空），冷板表面可能快速结霜，影响性能。操作时应避免这种情况。

注意液氮安全：部分低温泵需要补充液氮来辅助冷却。虽然 CRYO-U20H 是内置制冷机型（无需液氮），但操作同类型产品时应注意液氮的低温冻伤风险。

安装方向有讲究：低温泵通常应直立安装（进气口朝上或朝侧面），以保证内部冷板的温度分布均匀，获得最佳性能。

七、总结

ULVAC 爱发科 CRYO-U20H 标准低温泵是一款通过极低温捕获气体分子来获得清洁高真空的核心设备。

它的核心价值可以概括为：

• 高抽速：尤其是对水蒸气，远优于其他泵型

• 无油：实现洁净真空，无污染风险

• 对所有气体高效：适用多种工艺场景

• 振动极小：适合精密仪器配套

• 运行成本低：无耗材，只需电力

• 成熟可靠：爱发科品牌，全球广泛使用

如果您正在为以下场景寻找高真空解决方案：

• 半导体溅射/蒸发镀膜

• 精密光学镀膜

• OLED 蒸镀

• 表面分析仪器（XPS、AES、TOF-SIMS）

• 电子显微镜

• 分子束外延（MBE）

• 任何需要清洁、高抽速、无振动高真空环境的工艺