常用真空泵简介复习进程课件

v常用真空常用真空泵简泵简介介第三节第三节 动量传递式真空泵动量传递式真空泵利用高速旋转的叶片或高速射流，把动量传输给被抽气体利用高速旋转的叶片或高速射流，把动量传输给被抽气体利用高速旋转的叶片或高速射流，把动量传输给被抽气体利用高速旋转的叶片或高速射流，把动量传输给被抽气体或气体分子，使气体不断地从入口传输到出口的真空泵。或气体分子，使气体不断地从入口传输到出口的真空泵。或气体分子，使气体不断地从入口传输到出口的真空泵。或气体分子，使气体不断地从入口传输到出口的真空泵。(1)(1)分子泵分子泵分子泵分子泵：牵引分子泵牵引分子泵牵引分子泵牵引分子泵、涡轮分子泵涡轮分子泵涡轮分子泵涡轮分子泵和和和和复合分子泵复合分子泵复合分子泵复合分子泵三大类。三大类。三大类。三大类。(2)(2)喷射真空泵喷射真空泵喷射真空泵喷射真空泵：水喷射泵水喷射泵水喷射泵水喷射泵、气体喷射泵气体喷射泵气体喷射泵气体喷射泵和和和和蒸汽喷射泵蒸汽喷射泵蒸汽喷射泵蒸汽喷射泵三大类三大类三大类三大类(3)(3)扩散泵扩散泵扩散泵扩散泵：以油或汞蒸汽作为工作介质。汞扩散泵不带分馏：以油或汞蒸汽作为工作介质。汞扩散泵不带分馏：以油或汞蒸汽作为工作介质。汞扩散泵不带分馏：以油或汞蒸汽作为工作介质。汞扩散泵不带分馏装置，油扩散泵有分馏装置装置，油扩散泵有分馏装置装置，油扩散泵有分馏装置装置，油扩散泵有分馏装置2一、分子真空泵(Molecular Pump)31.1 概述概述分子真空泵（分子泵）是分子真空泵（分子泵）是分子真空泵（分子泵）是分子真空泵（分子泵）是19131913年德国人盖德（年德国人盖德（年德国人盖德（年德国人盖德（W.GaedeW.Gaede）发）发）发）发明的，之后他又以气体的外摩擦作用为分子泵奠定了理论基明的，之后他又以气体的外摩擦作用为分子泵奠定了理论基明的，之后他又以气体的外摩擦作用为分子泵奠定了理论基明的，之后他又以气体的外摩擦作用为分子泵奠定了理论基础。础。础。础。利用了气体的外摩擦输运现象，也就是分子牵引力，利用了气体的外摩擦输运现象，也就是分子牵引力，利用了气体的外摩擦输运现象，也就是分子牵引力，利用了气体的外摩擦输运现象，也就是分子牵引力，所以称为牵引分子泵。所以称为牵引分子泵。所以称为牵引分子泵。所以称为牵引分子泵。19561956年，德国人贝克（年，德国人贝克（年，德国人贝克（年，德国人贝克（W.BeckerW.Becker）发明了涡轮分子泵，以高）发明了涡轮分子泵，以高）发明了涡轮分子泵，以高）发明了涡轮分子泵，以高速旋转的动叶片和静止的定叶片配合来实现抽气，极限压强速旋转的动叶片和静止的定叶片配合来实现抽气，极限压强速旋转的动叶片和静止的定叶片配合来实现抽气，极限压强速旋转的动叶片和静止的定叶片配合来实现抽气，极限压强可达可达可达可达1010-9-9PaPa以下。以下。以下。以下。19721972年出现了涡轮年出现了涡轮年出现了涡轮年出现了涡轮-牵引复合分子泵，采用螺旋动密封，可直牵引复合分子泵，采用螺旋动密封，可直牵引复合分子泵，采用螺旋动密封，可直牵引复合分子泵，采用螺旋动密封，可直接向大气排气。接向大气排气。接向大气排气。接向大气排气。近年来，空气轴承和磁悬浮轴承的应用，使分子泵作为清洁近年来，空气轴承和磁悬浮轴承的应用，使分子泵作为清洁近年来，空气轴承和磁悬浮轴承的应用，使分子泵作为清洁近年来，空气轴承和磁悬浮轴承的应用，使分子泵作为清洁真空获得设备更加完善。真空获得设备更加完善。真空获得设备更加完善。真空获得设备更加完善。4空气轴承（空气轴承（空气轴承（空气轴承（Air BearingAir Bearing）5磁悬浮轴承（磁悬浮轴承（磁悬浮轴承（磁悬浮轴承（Magnetic BearingMagnetic Bearing）6 71.2 牵引分子泵的结构特点与抽气原理牵引分子泵的结构特点与抽气原理1-1-1-1-吸气口吸气口吸气口吸气口2-2-2-2-排气口排气口排气口排气口3-3-3-3-转子转子转子转子4-4-4-4-泵体泵体泵体泵体5-5-5-5-挡块挡块挡块挡块GaedeHolweckSiegbahn8Gaede MDPHolweck MDP9Molecular drag pump(MDP)1044气体在两个平行平面气体在两个平行平面气体在两个平行平面气体在两个平行平面1 1、2 2之间运动，二平面速度分别为之间运动，二平面速度分别为之间运动，二平面速度分别为之间运动，二平面速度分别为u u1 1和和和和u u2 2，运动方向为，运动方向为，运动方向为，运动方向为OxOx。认为气体速度在。认为气体速度在。认为气体速度在。认为气体速度在OxOx垂直方向上非常小垂直方向上非常小垂直方向上非常小垂直方向上非常小（v vz z=v vy y=0=0），在），在），在），在OzOz和和和和OyOy方向，压强为常数。方向，压强为常数。方向，压强为常数。方向，压强为常数。盖德理论盖德理论1144由板间低压气体输运性质可得由板间低压气体输运性质可得由板间低压气体输运性质可得由板间低压气体输运性质可得44将上式积分，可得两平板间气体速度与通道高度的关系式将上式积分，可得两平板间气体速度与通道高度的关系式将上式积分，可得两平板间气体速度与通道高度的关系式将上式积分，可得两平板间气体速度与通道高度的关系式（1-1）（1-2）1244根据靠近上下两个面的气层受力的平衡条件，可以得到积根据靠近上下两个面的气层受力的平衡条件，可以得到积根据靠近上下两个面的气层受力的平衡条件，可以得到积根据靠近上下两个面的气层受力的平衡条件，可以得到积分常数分常数分常数分常数C C1 1和和和和C C2 244通过槽宽为通过槽宽为通过槽宽为通过槽宽为b b的通道的气体的流导为的通道的气体的流导为的通道的气体的流导为的通道的气体的流导为S S，即通道的抽速，即通道的抽速，即通道的抽速，即通道的抽速（1-3）1344由式（由式（由式（由式（1-31-3），可以得到流量公式），可以得到流量公式），可以得到流量公式），可以得到流量公式（1-4）1444式（式（式（式（1-41-4）可看成两个单独的流量的和）可看成两个单独的流量的和）可看成两个单独的流量的和）可看成两个单独的流量的和（1-5）（1-6）15分界压强分界压强分界压强分界压强p ps s和分界通道长度和分界通道长度和分界通道长度和分界通道长度x xs s第一项与压强第一项与压强第一项与压强第一项与压强p p有关，第二项为常量有关，第二项为常量有关，第二项为常量有关，第二项为常量某一瞬间，不是第一项起支配作用就是第二项起支配作用某一瞬间，不是第一项起支配作用就是第二项起支配作用某一瞬间，不是第一项起支配作用就是第二项起支配作用某一瞬间，不是第一项起支配作用就是第二项起支配作用于是可得一个于是可得一个于是可得一个于是可得一个特征压强特征压强特征压强特征压强p ps s粘滞流态和分子流态的分界压强粘滞流态和分子流态的分界压强粘滞流态和分子流态的分界压强粘滞流态和分子流态的分界压强（1-7）16讨论讨论讨论讨论：(1)(1)粘滞流态和分子流态的流量与抽速粘滞流态和分子流态的流量与抽速粘滞流态和分子流态的流量与抽速粘滞流态和分子流态的流量与抽速分界压强分界压强分界压强分界压强p ps s把压强范围分成把压强范围分成把压强范围分成把压强范围分成p p p ps s和和和和p p p ps s区域，气体为粘滞流状态区域，气体为粘滞流状态区域，气体为粘滞流状态区域，气体为粘滞流状态 p p p ps s区域，气体为分子流状态区域，气体为分子流状态区域，气体为分子流状态区域，气体为分子流状态17讨论讨论讨论讨论：(2)(2)分界通道长度分界通道长度分界通道长度分界通道长度x xs s分界压强分界压强p ps s处定为通道长度处定为通道长度x x的原点，的原点，x x=0=0p p=p patmatm时，其坐标为时，其坐标为x x=x xs s分界通道长度分界通道长度 p ps s p p p patmatm区域，气体为粘滞流状态，压强为区域，气体为粘滞流状态，压强为区域，气体为粘滞流状态，压强为区域，气体为粘滞流状态，压强为 p p p ps s区域，区域，区域，区域，x x00，气体为分子流状态，压强为，气体为分子流状态，压强为，气体为分子流状态，压强为，气体为分子流状态，压强为O Op p=p pS Sx x=x xS Sp p=p patmatm大气大气大气大气粘滞流粘滞流粘滞流粘滞流分子流分子流分子流分子流x x00p p p pf f，p pWWp pB Bp pA A时，泵的抽速为时，泵的抽速为时，泵的抽速为时，泵的抽速为注意：此时泵的抽速与被抽气体的压强无关注意：此时泵的抽速与被抽气体的压强无关注意：此时泵的抽速与被抽气体的压强无关注意：此时泵的抽速与被抽气体的压强无关体积引射系数为泵的抽速与工作介质体积流率之比体积引射系数为泵的抽速与工作介质体积流率之比体积引射系数为泵的抽速与工作介质体积流率之比体积引射系数为泵的抽速与工作介质体积流率之比482.2 水蒸汽喷射泵水蒸汽喷射泵水蒸汽喷射泵是用水蒸汽作为工作介质，从拉瓦尔喷嘴中水蒸汽喷射泵是用水蒸汽作为工作介质，从拉瓦尔喷嘴中水蒸汽喷射泵是用水蒸汽作为工作介质，从拉瓦尔喷嘴中水蒸汽喷射泵是用水蒸汽作为工作介质，从拉瓦尔喷嘴中喷射出高速蒸汽射流来携带被抽气体，使容器达到一定真喷射出高速蒸汽射流来携带被抽气体，使容器达到一定真喷射出高速蒸汽射流来携带被抽气体，使容器达到一定真喷射出高速蒸汽射流来携带被抽气体，使容器达到一定真空度的粗真空获得设备空度的粗真空获得设备空度的粗真空获得设备空度的粗真空获得设备单级泵的压缩比一般为单级泵的压缩比一般为单级泵的压缩比一般为单级泵的压缩比一般为810810，为了获得更低的极限压强，为了获得更低的极限压强，为了获得更低的极限压强，为了获得更低的极限压强，需要多个喷射泵串联起来工作。需要多个喷射泵串联起来工作。需要多个喷射泵串联起来工作。需要多个喷射泵串联起来工作。492.2.1 2.2.1 水蒸汽喷射泵的结构与工作原理水蒸汽喷射泵的结构与工作原理水蒸汽喷射泵的结构与工作原理水蒸汽喷射泵的结构与工作原理单级泵主要由拉瓦尔喷嘴、混合室、扩压器组成单级泵主要由拉瓦尔喷嘴、混合室、扩压器组成单级泵主要由拉瓦尔喷嘴、混合室、扩压器组成单级泵主要由拉瓦尔喷嘴、混合室、扩压器组成1-1-工作蒸汽进入室；工作蒸汽进入室；2-2-吸入室；吸入室；3-3-混合室；混合室；4 4压缩室；压缩室；5-5-拉瓦尔喷嘴拉瓦尔喷嘴6-6-扩压器；扩压器；A-A-抽气入口；抽气入口；B-B-工作蒸汽入口；工作蒸汽入口；C-C-排气口；排气口；D-D-冷凝液排出口冷凝液排出口50工作原理工作蒸汽在拉瓦尔喷嘴中的流动工作蒸汽在拉瓦尔喷嘴中的流动工作蒸汽在拉瓦尔喷嘴中的流动工作蒸汽在拉瓦尔喷嘴中的流动工作蒸汽经拉瓦尔喷嘴加速，在喷嘴喉部达到音速工作蒸汽经拉瓦尔喷嘴加速，在喷嘴喉部达到音速工作蒸汽经拉瓦尔喷嘴加速，在喷嘴喉部达到音速工作蒸汽经拉瓦尔喷嘴加速，在喷嘴喉部达到音速WWKK，在扩，在扩，在扩，在扩张段继续加速，出口处获得超音速气流，喷射到混合室，在其张段继续加速，出口处获得超音速气流，喷射到混合室，在其张段继续加速，出口处获得超音速气流，喷射到混合室，在其张段继续加速，出口处获得超音速气流，喷射到混合室，在其中形成低压，将被抽气体吸入。中形成低压，将被抽气体吸入。中形成低压，将被抽气体吸入。中形成低压，将被抽气体吸入。工作蒸汽和被抽气体在混合室中的流动工作蒸汽和被抽气体在混合室中的流动工作蒸汽和被抽气体在混合室中的流动工作蒸汽和被抽气体在混合室中的流动 工作蒸汽和被抽气体在混合室中进行动量和能量交换，使二者工作蒸汽和被抽气体在混合室中进行动量和能量交换，使二者工作蒸汽和被抽气体在混合室中进行动量和能量交换，使二者工作蒸汽和被抽气体在混合室中进行动量和能量交换，使二者速度趋于一致速度趋于一致速度趋于一致速度趋于一致混合气体在扩压器中的流动混合气体在扩压器中的流动混合气体在扩压器中的流动混合气体在扩压器中的流动混合气体在扩压器中减速增压，在喉部出现正激波，气流压强混合气体在扩压器中减速增压，在喉部出现正激波，气流压强混合气体在扩压器中减速增压，在喉部出现正激波，气流压强混合气体在扩压器中减速增压，在喉部出现正激波，气流压强突升，速度同时骤降至亚音速；在扩张段压强进一步升高，最突升，速度同时骤降至亚音速；在扩张段压强进一步升高，最突升，速度同时骤降至亚音速；在扩张段压强进一步升高，最突升，速度同时骤降至亚音速；在扩张段压强进一步升高，最终克服出口反压排出泵外。终克服出口反压排出泵外。终克服出口反压排出泵外。终克服出口反压排出泵外。512.2.2 2.2.2 抽气性能抽气性能抽气性能抽气性能水蒸汽喷射泵的抽气性能可由引射吸收和压缩比来描述。水蒸汽喷射泵的抽气性能可由引射吸收和压缩比来描述。水蒸汽喷射泵的抽气性能可由引射吸收和压缩比来描述。水蒸汽喷射泵的抽气性能可由引射吸收和压缩比来描述。引射系数引射系数引射系数引射系数：被抽气体质量流率与工作蒸汽质量流率之比，反：被抽气体质量流率与工作蒸汽质量流率之比，反：被抽气体质量流率与工作蒸汽质量流率之比，反：被抽气体质量流率与工作蒸汽质量流率之比，反映了泵的抽气能力和效率映了泵的抽气能力和效率映了泵的抽气能力和效率映了泵的抽气能力和效率压缩比压缩比压缩比压缩比：出口压强与入口压强之比，反映了泵的排气能力和：出口压强与入口压强之比，反映了泵的排气能力和：出口压强与入口压强之比，反映了泵的排气能力和：出口压强与入口压强之比，反映了泵的排气能力和获得的极限真空度获得的极限真空度获得的极限真空度获得的极限真空度水蒸汽喷射泵的抽气性能与工作介质的压强、温度、流量有水蒸汽喷射泵的抽气性能与工作介质的压强、温度、流量有水蒸汽喷射泵的抽气性能与工作介质的压强、温度、流量有水蒸汽喷射泵的抽气性能与工作介质的压强、温度、流量有关，与被抽气体的种类、压强、温度、流量等因素有关关，与被抽气体的种类、压强、温度、流量等因素有关关，与被抽气体的种类、压强、温度、流量等因素有关关，与被抽气体的种类、压强、温度、流量等因素有关522.2.3 2.2.3 多级喷射泵系统多级喷射泵系统多级喷射泵系统多级喷射泵系统为了获得更高的真空度，可将两为了获得更高的真空度，可将两为了获得更高的真空度，可将两为了获得更高的真空度，可将两个或者两个以上的喷射泵串联起个或者两个以上的喷射泵串联起个或者两个以上的喷射泵串联起个或者两个以上的喷射泵串联起来工作来工作来工作来工作中间设置冷凝器，将失去工作能中间设置冷凝器，将失去工作能中间设置冷凝器，将失去工作能中间设置冷凝器，将失去工作能力的蒸汽冷凝以减少下级泵的气力的蒸汽冷凝以减少下级泵的气力的蒸汽冷凝以减少下级泵的气力的蒸汽冷凝以减少下级泵的气体负荷体负荷体负荷体负荷多个喷射泵、冷凝器以及管道、多个喷射泵、冷凝器以及管道、多个喷射泵、冷凝器以及管道、多个喷射泵、冷凝器以及管道、阀门、供水、供气系统、测控系阀门、供水、供气系统、测控系阀门、供水、供气系统、测控系阀门、供水、供气系统、测控系统构成多级喷射泵系统。统构成多级喷射泵系统。统构成多级喷射泵系统。统构成多级喷射泵系统。53使用压强高的水蒸汽可获得大的膨胀比，喷射器有较高使用压强高的水蒸汽可获得大的膨胀比，喷射器有较高使用压强高的水蒸汽可获得大的膨胀比，喷射器有较高使用压强高的水蒸汽可获得大的膨胀比，喷射器有较高的引射系数（被抽气体与工作蒸汽的重量比），可减少的引射系数（被抽气体与工作蒸汽的重量比），可减少的引射系数（被抽气体与工作蒸汽的重量比），可减少的引射系数（被抽气体与工作蒸汽的重量比），可减少泵的蒸汽耗量和冷却水。泵的蒸汽耗量和冷却水。泵的蒸汽耗量和冷却水。泵的蒸汽耗量和冷却水。压强高于压强高于压强高于压强高于1.21.21.21.2兆帕时效果不明显兆帕时效果不明显兆帕时效果不明显兆帕时效果不明显,而且还会增加生产蒸汽而且还会增加生产蒸汽而且还会增加生产蒸汽而且还会增加生产蒸汽的费用。的费用。的费用。的费用。通常选用通常选用通常选用通常选用0.40.40.40.41 1 1 1兆帕的蒸汽，低到兆帕的蒸汽，低到兆帕的蒸汽，低到兆帕的蒸汽，低到0.250.250.250.25兆帕的蒸汽也可兆帕的蒸汽也可兆帕的蒸汽也可兆帕的蒸汽也可使用。使用。使用。使用。使用湿蒸汽会使泵的性能不稳定，一般选用干饱和蒸汽使用湿蒸汽会使泵的性能不稳定，一般选用干饱和蒸汽使用湿蒸汽会使泵的性能不稳定，一般选用干饱和蒸汽使用湿蒸汽会使泵的性能不稳定，一般选用干饱和蒸汽或过热蒸汽。或过热蒸汽。或过热蒸汽。或过热蒸汽。2.2.4 2.2.4 水蒸汽的选用水蒸汽的选用水蒸汽的选用水蒸汽的选用54补充1.1.时间常数与排气时间时间常数与排气时间时间常数与排气时间时间常数与排气时间用抽速用抽速用抽速用抽速S S=常数的真空泵，对容积为常数的真空泵，对容积为常数的真空泵，对容积为常数的真空泵，对容积为V V的容器抽气，在的容器抽气，在的容器抽气，在的容器抽气，在d dt t时间时间时间时间内的抽气量为内的抽气量为内的抽气量为内的抽气量为pSpSd dt t，压强变化，压强变化，压强变化，压强变化d dp p，对应于，对应于，对应于，对应于d dp p的气体量为的气体量为的气体量为的气体量为-V Vd dp p积分上式，考虑初始条件积分上式，考虑初始条件积分上式，考虑初始条件积分上式，考虑初始条件p pt=0t=0=p p0 0，有，有，有，有55时间常数时间常数时间常数时间常数 抽气时间抽气时间抽气时间抽气时间562.2.排气状态微分方程排气状态微分方程排气状态微分方程排气状态微分方程考虑表面脱附、渗透、气体返流、泄漏等因素后，考虑表面脱附、渗透、气体返流、泄漏等因素后，考虑表面脱附、渗透、气体返流、泄漏等因素后，考虑表面脱附、渗透、气体返流、泄漏等因素后，排气状态排气状态排气状态排气状态微分方程微分方程微分方程微分方程可写为可写为可写为可写为(1)(1)Q Q=0=0，理想状态，理想状态，理想状态，理想状态57(2)(2)Q Q=Q QB B排气状态微分方程可写为排气状态微分方程可写为排气状态微分方程可写为排气状态微分方程可写为t t=0=0时，时，时，时，p p=p p0 0t t=时，时，时，时，d dp p/d/dt t=0=0，p p=p p=Q QB B/S S有效抽速有效抽速有效抽速有效抽速58抽气时间抽气时间抽气时间抽气时间59(3)(3)Q Q=Q QL L，S S=constant=constant(4)(4)Q Q=constant=constant，S S=0=0真空泵不工作或由阀门隔开真空泵不工作或由阀门隔开真空泵不工作或由阀门隔开真空泵不工作或由阀门隔开60例P294P294P294P294，第，第，第，第3 3 3 3题题题题解：解：解：解：V V=500L=500L，p p0 0=1atm=1atm，p p=1Torr=1Torr，求有效抽速，求有效抽速，求有效抽速，求有效抽速需要求解需要求解需要求解需要求解S S和和和和p p p p 1Pa气体分子数气体分子数气体分子数气体分子数密度密度密度密度n n693.2.2 压缩比:蒸汽流运动速度为蒸汽流运动速度为蒸汽流运动速度为蒸汽流运动速度为w w，在蒸汽流内单位时间、单位面积上被向下，在蒸汽流内单位时间、单位面积上被向下，在蒸汽流内单位时间、单位面积上被向下，在蒸汽流内单位时间、单位面积上被向下抽的气体分子数为抽的气体分子数为抽的气体分子数为抽的气体分子数为n nd d=wnwn:单位时间、单位面积向上反扩散的气体分子数为单位时间、单位面积向上反扩散的气体分子数为单位时间、单位面积向上反扩散的气体分子数为单位时间、单位面积向上反扩散的气体分子数为:在稳定平衡时，在稳定平衡时，在稳定平衡时，在稳定平衡时，n nd d=n nu u70:互扩散系数互扩散系数互扩散系数互扩散系数:n n1 1=n n，n n2 2=n nd d，且，且，且，且n nd dn n，因此，因此，因此，因此D D D D0 0/n nd d与与与与n n无关无关无关无关:积分上式，并考虑边界条件，积分上式，并考虑边界条件，积分上式，并考虑边界条件，积分上式，并考虑边界条件，x x=0=0时，时，时，时，p p=p pf f，x x=L L时，时，时，时，p p=p pL L713.2.3 抽速A A为喷嘴处的环形面积，该处射流抽走的气体流量为为喷嘴处的环形面积，该处射流抽走的气体流量为为喷嘴处的环形面积，该处射流抽走的气体流量为为喷嘴处的环形面积，该处射流抽走的气体流量为Q Q=p pd dV/V/d dt t=pApAd dx/x/d dt t=pAwpAw抽速为抽速为抽速为抽速为S=Q/p=AwS=Q/p=Aw入口流导为入口流导为入口流导为入口流导为有效抽速为有效抽速为有效抽速为有效抽速为72比抽速比抽速比抽速比抽速：单位面积的抽速，：单位面积的抽速，：单位面积的抽速，：单位面积的抽速，S Seoeo何氏系数何氏系数何氏系数何氏系数：表征抽气效率的系数，：表征抽气效率的系数，：表征抽气效率的系数，：表征抽气效率的系数，HH733.3 扩散泵的性能扩散泵的性能3.3.1 抽速与入口压强关系扩散泵抽速在很宽的压强范围内保持不变，但在压强较高或扩散泵抽速在很宽的压强范围内保持不变，但在压强较高或扩散泵抽速在很宽的压强范围内保持不变，但在压强较高或扩散泵抽速在很宽的压强范围内保持不变，但在压强较高或很低时，抽速下降很快。很低时，抽速下降很快。很低时，抽速下降很快。很低时，抽速下降很快。当泵入口压强很低时，气体从前级通过射流的反扩散会增加，当泵入口压强很低时，气体从前级通过射流的反扩散会增加，当泵入口压强很低时，气体从前级通过射流的反扩散会增加，当泵入口压强很低时，气体从前级通过射流的反扩散会增加，同时工作油蒸汽的含气量和泵壁放气影响变得显著同时工作油蒸汽的含气量和泵壁放气影响变得显著同时工作油蒸汽的含气量和泵壁放气影响变得显著同时工作油蒸汽的含气量和泵壁放气影响变得显著入口压强较高时，大量气体入口压强较高时，大量气体入口压强较高时，大量气体入口压强较高时，大量气体分子进入射流与蒸汽分子碰分子进入射流与蒸汽分子碰分子进入射流与蒸汽分子碰分子进入射流与蒸汽分子碰撞，射流的定向速度衰减较撞，射流的定向速度衰减较撞，射流的定向速度衰减较撞，射流的定向速度衰减较大，增大了前级的反流，抽大，增大了前级的反流，抽大，增大了前级的反流，抽大，增大了前级的反流，抽速降低速降低速降低速降低743.3.2 极限压强油扩散泵的极限压强与前级侧气体的反扩散、泵壁温度下油扩散泵的极限压强与前级侧气体的反扩散、泵壁温度下油扩散泵的极限压强与前级侧气体的反扩散、泵壁温度下油扩散泵的极限压强与前级侧气体的反扩散、泵壁温度下泵油的饱和蒸汽压、泵油的裂化程度、蒸汽射流的放气量泵油的饱和蒸汽压、泵油的裂化程度、蒸汽射流的放气量泵油的饱和蒸汽压、泵油的裂化程度、蒸汽射流的放气量泵油的饱和蒸汽压、泵油的裂化程度、蒸汽射流的放气量以及泵壁的放气量等因素密切相关以及泵壁的放气量等因素密切相关以及泵壁的放气量等因素密切相关以及泵壁的放气量等因素密切相关当泵的出口压强小于某一出口当泵的出口压强小于某一出口当泵的出口压强小于某一出口当泵的出口压强小于某一出口压强压强压强压强p p2max2max时，泵的入口压强不时，泵的入口压强不时，泵的入口压强不时，泵的入口压强不受出口压强的影响，气体的反受出口压强的影响，气体的反受出口压强的影响，气体的反受出口压强的影响，气体的反扩散对泵的极限压强影响不大扩散对泵的极限压强影响不大扩散对泵的极限压强影响不大扩散对泵的极限压强影响不大753.3.3 最大出口压强X X油扩散泵的最大出口压强取决于最后一级喷嘴的工作状态，油扩散泵的最大出口压强取决于最后一级喷嘴的工作状态，油扩散泵的最大出口压强取决于最后一级喷嘴的工作状态，油扩散泵的最大出口压强取决于最后一级喷嘴的工作状态，与蒸汽射流密度、喷嘴蒸汽流量以及最后一级喷嘴的结构与蒸汽射流密度、喷嘴蒸汽流量以及最后一级喷嘴的结构与蒸汽射流密度、喷嘴蒸汽流量以及最后一级喷嘴的结构与蒸汽射流密度、喷嘴蒸汽流量以及最后一级喷嘴的结构有关。有关。有关。有关。X X为提高泵的最大出口压强，可提高泵的加热功率，最大出为提高泵的最大出口压强，可提高泵的加热功率，最大出为提高泵的最大出口压强，可提高泵的加热功率，最大出为提高泵的最大出口压强，可提高泵的加热功率，最大出口压强与加热功率成线性关系。口压强与加热功率成线性关系。口压强与加热功率成线性关系。口压强与加热功率成线性关系。X X油扩散泵的最大出口压强一般规定为油扩散泵的最大出口压强一般规定为油扩散泵的最大出口压强一般规定为油扩散泵的最大出口压强一般规定为40Pa40Pa。763.4 减少返油的措施减少返油的措施(1)(1)返油源于以下四个方面返油源于以下四个方面返油源于以下四个方面返油源于以下四个方面凝结于顶喷嘴表面的油膜蒸发，凝结于顶喷嘴表面的油膜蒸发，凝结于顶喷嘴表面的油膜蒸发，凝结于顶喷嘴表面的油膜蒸发，占总返油量的占总返油量的占总返油量的占总返油量的70%70%70%70%左右；左右；左右；左右；泵壁上凝结油膜的蒸发，与泵壁泵壁上凝结油膜的蒸发，与泵壁泵壁上凝结油膜的蒸发，与泵壁泵壁上凝结油膜的蒸发，与泵壁的冷却状况有关；的冷却状况有关；的冷却状况有关；的冷却状况有关；蒸汽射流碰壁后的散射，与射流蒸汽射流碰壁后的散射，与射流蒸汽射流碰壁后的散射，与射流蒸汽射流碰壁后的散射，与射流强度有关；强度有关；强度有关；强度有关；蒸汽射流中油分子向高真空侧的蒸汽射流中油分子向高真空侧的蒸汽射流中油分子向高真空侧的蒸汽射流中油分子向高真空侧的扩散，与射流温度有关扩散，与射流温度有关扩散，与射流温度有关扩散，与射流温度有关77(2)(2)减少返油的措施减少返油的措施减少返油的措施减少返油的措施在顶喷嘴上加挡油帽，可大幅减少顶喷嘴表面油膜的蒸发在顶喷嘴上加挡油帽，可大幅减少顶喷嘴表面油膜的蒸发在顶喷嘴上加挡油帽，可大幅减少顶喷嘴表面油膜的蒸发在顶喷嘴上加挡油帽，可大幅减少顶喷嘴表面油膜的蒸发返油量，且对泵的抽速影响不大返油量，且对泵的抽速影响不大返油量，且对泵的抽速影响不大返油量，且对泵的抽速影响不大现代扩散泵的标配现代扩散泵的标配现代扩散泵的标配现代扩散泵的标配；在泵入口处加挡油环或者挡油阱，可以减少泵壁上凝结油在泵入口处加挡油环或者挡油阱，可以减少泵壁上凝结油在泵入口处加挡油环或者挡油阱，可以减少泵壁上凝结油在泵入口处加挡油环或者挡油阱，可以减少泵壁上凝结油膜的蒸发返油量；膜的蒸发返油量；膜的蒸发返油量；膜的蒸发返油量；调节锅炉加热功率：调节功率获得合理的蒸汽射流强度和调节锅炉加热功率：调节功率获得合理的蒸汽射流强度和调节锅炉加热功率：调节功率获得合理的蒸汽射流强度和调节锅炉加热功率：调节功率获得合理的蒸汽射流强度和射流温度，可减少返油量射流温度，可减少返油量射流温度，可减少返油量射流温度，可减少返油量国内外先进的扩散泵上都采国内外先进的扩散泵上都采国内外先进的扩散泵上都采国内外先进的扩散泵上都采用加热功率调节装置用加热功率调节装置用加热功率调节装置用加热功率调节装置78第四节第四节 气体捕集式真空泵气体捕集式真空泵气体捕集泵是一种将被抽气体吸附或凝结在泵内表面上的真气体捕集泵是一种将被抽气体吸附或凝结在泵内表面上的真气体捕集泵是一种将被抽气体吸附或凝结在泵内表面上的真气体捕集泵是一种将被抽气体吸附或凝结在泵内表面上的真空泵，主要有两种形式。空泵，主要有两种形式。空泵，主要有两种形式。空泵，主要有两种形式。(1)(1)吸附泵：吸附泵：吸附泵：吸附泵：主要是依靠具有大表面积的吸附剂的物理吸附主要是依靠具有大表面积的吸附剂的物理吸附主要是依靠具有大表面积的吸附剂的物理吸附主要是依靠具有大表面积的吸附剂的物理吸附作用来抽气的一种捕集式真空泵，如吸附阱、吸气泵；作用来抽气的一种捕集式真空泵，如吸附阱、吸气泵；作用来抽气的一种捕集式真空泵，如吸附阱、吸气泵；作用来抽气的一种捕集式真空泵，如吸附阱、吸气泵；还有连续不断的形成新鲜的吸气剂膜的捕集式真空泵，还有连续不断的形成新鲜的吸气剂膜的捕集式真空泵，还有连续不断的形成新鲜的吸气剂膜的捕集式真空泵，还有连续不断的形成新鲜的吸气剂膜的捕集式真空泵，如溅射离子泵、热蒸发钛升华泵等。如溅射离子泵、热蒸发钛升华泵等。如溅射离子泵、热蒸发钛升华泵等。如溅射离子泵、热蒸发钛升华泵等。(2)(2)低温泵：低温泵：低温泵：低温泵：利用低温表面来冷凝捕集气体的真空泵，如冷利用低温表面来冷凝捕集气体的真空泵，如冷利用低温表面来冷凝捕集气体的真空泵，如冷利用低温表面来冷凝捕集气体的真空泵，如冷凝泵和小型制冷机低温泵等。凝泵和小型制冷机低温泵等。凝泵和小型制冷机低温泵等。凝泵和小型制冷机低温泵等。79一、溅射离子泵(Ion Pump)80811.1 概述概述溅射离子泵是溅射离子泵是溅射离子泵是溅射离子泵是19581958年由年由年由年由HailHail等人发现潘宁放电真空计在测量真空等人发现潘宁放电真空计在测量真空等人发现潘宁放电真空计在测量真空等人发现潘宁放电真空计在测量真空时，真空计本身具有一定的抽气作用，所以离子泵又称为潘宁泵。时，真空计本身具有一定的抽气作用，所以离子泵又称为潘宁泵。时，真空计本身具有一定的抽气作用，所以离子泵又称为潘宁泵。时，真空计本身具有一定的抽气作用，所以离子泵又称为潘宁泵。优点优点优点优点：(1)(1)无油无油无油无油,无振动无振动无振动无振动,无噪声；无噪声；无噪声；无噪声；(2)(2)简单可靠简单可靠简单可靠简单可靠,寿命长寿命长寿命长寿命长,可烘烤；可烘烤；可烘烤；可烘烤；(3)(3)不需冷却剂，安装方向不限；不需冷却剂，安装方向不限；不需冷却剂，安装方向不限；不需冷却剂，安装方向不限；(4)(4)工作压强范围宽工作压强范围宽工作压强范围宽工作压强范围宽(110(110-10-10Pa)Pa)；(5)(5)对惰性气体抽速大，是目前抽惰性气体最好的泵。对惰性气体抽速大，是目前抽惰性气体最好的泵。对惰性气体抽速大，是目前抽惰性气体最好的泵。对惰性气体抽速大，是目前抽惰性气体最好的泵。缺点缺点缺点缺点：(1)(1)带有笨重的磁铁，体积重量都较大；带有笨重的磁铁，体积重量都较大；带有笨重的磁铁，体积重量都较大；带有笨重的磁铁，体积重量都较大；(2)(2)对有机蒸气污对有机蒸气污对有机蒸气污对有机蒸气污染敏感，连续抽染敏感，连续抽染敏感，连续抽染敏感，连续抽30min30min油蒸汽就会使泵启动困难；油蒸汽就会使泵启动困难；油蒸汽就会使泵启动困难；油蒸汽就会使泵启动困难；(3)(3)二极泵抽惰二极泵抽惰二极泵抽惰二极泵抽惰性气体会出现不稳定，需用三极泵。性气体会出现不稳定，需用三极泵。性气体会出现不稳定，需用三极泵。性气体会出现不稳定，需用三极泵。应用应用应用应用：现代尖端技术的超高真空领域，原子能、核工业、高能加：现代尖端技术的超高真空领域，原子能、核工业、高能加：现代尖端技术的超高真空领域，原子能、核工业、高能加：现代尖端技术的超高真空领域，原子能、核工业、高能加速器、宇宙模拟、表面物理、电子工业、高纯金属冶炼速器、宇宙模拟、表面物理、电子工业、高纯金属冶炼速器、宇宙模拟、表面物理、电子工业、高纯金属冶炼速器、宇宙模拟、表面物理、电子工业、高纯金属冶炼821.2 基本结构基本结构泵的阴极由钛板构成，阳极泵的阴极由钛板构成，阳极泵的阴极由钛板构成，阳极泵的阴极由钛板构成，阳极由多个不锈钢圆筒并联组成，由多个不锈钢圆筒并联组成，由多个不锈钢圆筒并联组成，由多个不锈钢圆筒并联组成，至于两个阴极钛板之间至于两个阴极钛板之间至于两个阴极钛板之间至于两个阴极钛板之间磁场磁场磁场磁场(永久磁铁永久磁铁永久磁铁永久磁铁)方向垂直于方向垂直于方向垂直于方向垂直于阴极板阴极板阴极板阴极板阴、阳极间加适当直流高压阴、阳极间加适当直流高压阴、阳极间加适当直流高压阴、阳极间加适当直流高压(3kV8kV)(3kV8kV)，且气压低于，且气压低于，且气压低于，且气压低于1Pa1Pa时，在阳极桶内放电。时，在阳极桶内放电。时，在阳极桶内放电。时，在阳极桶内放电。831.3 工作原理工作原理1.3.1 潘宁放电潘宁放电潘宁放电潘宁放电潘宁放电：在电场和磁场联合作用下，使电子较长时间内局限：在电场和磁场联合作用下，使电子较长时间内局限：在电场和磁场联合作用下，使电子较长时间内局限：在电场和磁场联合作用下，使电子较长时间内局限于某一特定空间内运动所形成的一种气体放电类型于某一特定空间内运动所形成的一种气体放电类型于某一特定空间内运动所形成的一种气体放电类型于某一特定空间内运动所形成的一种气体放电类型电子的运动受两方面限制电子的运动受两方面限制电子的运动受两方面限制电子的运动受两方面限制外加电场对其轴向运动的限制外加电场对其轴向运动的限制外加电场对其轴向运动的限制外加电场对其轴向运动的限制磁场对其半径方向运动的限制磁场对其半径方向运动的限制磁场对其半径方向运动的限制磁场对其半径方向运动的限制84电子在圆筒内长时间运动，与气体分子碰撞而使大量气体分子电电子在圆筒内长时间运动，与气体分子碰撞而使大量气体分子电电子在圆筒内长时间运动，与气体分子碰撞而使大量气体分子电电子在圆筒内长时间运动，与气体分子碰撞而使大量气体分子电离，在阳极筒内形成空间电荷。离，在阳极筒内形成空间电荷。离，在阳极筒内形成空间电荷。离，在阳极筒内形成空间电荷。正离子质量很大，不受磁场限制，很快飞到阴极中和成分子正离子质量很大，不受磁场限制，很快飞到阴极中和成分子正离子质量很大，不受磁场限制，很快飞到阴极中和成分子正离子质量很大，不受磁场限制，很快飞到阴极中和成分子圆筒内空间电荷主要是电子，密度很高。圆筒内空间电荷主要是电子，密度很高。圆筒内空间电荷主要是电子，密度很高。圆筒内空间电荷主要是电子，密度很高。圆筒内有外加电磁场，还有空间电荷的电磁场，比较复杂，但是圆筒内有外加电磁场，还有空间电荷的电磁场，比较复杂，但是圆筒内有外加电磁场，还有空间电荷的电磁场，比较复杂，但是圆筒内有外加电磁场，还有空间电荷的电磁场，比较复杂，但是只要单位时间内进入阳极的电子数和新产生的电子数相等，就会只要单位时间内进入阳极的电子数和新产生的电子数相等，就会只要单位时间内进入阳极的电子数和新产生的电子数相等，就会只要单位时间内进入阳极的电子数和新产生的电子数相等，就会使气体出现稳定的自持放电。使气体出现稳定的自持放电。使气体出现稳定的自持放电。使气体出现稳定的自持放电。轮滚线的幅值轮滚线的幅值轮滚线的幅值轮滚线的幅值85qq单元泵加上电场与磁场后，等电位线如图所示。单元泵加上电场与磁场后，等电位线如图所示。单元泵加上电场与磁场后，等电位线如图所示。单元泵加上电场与磁场后，等电位线如图所示。qq潘宁放电，电子在电磁场的综合作用下，轨迹像一根拉开的电潘宁放电，电子在电磁场的综合作用下，轨迹像一根拉开的电潘宁放电，电子在电磁场的综合作用下，轨迹像一根拉开的电潘宁放电，电子在电磁场的综合作用下，轨迹像一根拉开的电炉丝绕成一个螺旋状放在阳极筒里。炉丝绕成一个螺旋状放在阳极筒里。炉丝绕成一个螺旋状放在阳极筒里。炉丝绕成一个螺旋状放在阳极筒里。qq电子在阳极筒内转速很高，要经历很长的路程后才落到阳极上电子在阳极筒内转速很高，要经历很长的路程后才落到阳极上电子在阳极筒内转速很高，要经历很长的路程后才落到阳极上电子在阳极筒内转速很高，要经历很长的路程后才落到阳极上a)a)1010-4-4PaPa：1km1km，束缚时间，束缚时间，束缚时间，束缚时间1ms1msb)b)1010-8-8PaPa：10104 4kmkmc)c)1010-10-10PaPa：束缚时间可达：束缚时间可达：束缚时间可达：束缚时间可达17min17min正离子产生以下作用：正离子产生以下作用：正离子产生以下作用：正离子产生以下作用：角度、能量合适，注入阴极板内角度、能量合适，注入阴极板内角度、能量合适，注入阴极板内角度、能量合适，注入阴极板内TiTi原子被溅射出来，形成原子被溅射出来，形成原子被溅射出来，形成原子被溅射出来，形成TiTi膜吸气膜吸气膜吸气膜吸气打出二次电子打出二次电子打出二次电子打出二次电子1.3.2 单元泵内的物理过程861.4 二极泵的氩不稳定性二极泵的氩不稳定性.二级溅射离子泵的最大缺点：二级溅射离子泵的最大缺点：二级溅射离子泵的最大缺点：二级溅射离子泵的最大缺点：S SArAr：S SN N2 2只有只有只有只有1%1%.惰性气体的不稳定性：惰性气体的不稳定性：惰性气体的不稳定性：惰性气体的不稳定性：二极溅射离子泵长时间抽气后，会出现二极溅射离子泵长时间抽气后，会出现二极溅射离子泵长时间抽气后，会出现二极溅射离子泵长时间抽气后，会出现ArAr循环不稳定现象循环不稳定现象循环不稳定现象循环不稳定现象二极离子泵在抽除二极离子泵在抽除二极离子泵在抽除二极离子泵在抽除ArAr，KrKr，XeXe等惰性等惰性等惰性等惰性气体时，经常会出现真空系统的压强突然脉冲式的上升，幅度气体时，经常会出现真空系统的压强突然脉冲式的上升，幅度气体时，经常会出现真空系统的压强突然脉冲式的上升，幅度气体时，经常会出现真空系统的压强突然脉冲式的上升，幅度可达可达可达可达1010-2-2PaPa。87Ar循环不稳定的原因系统长期运行后，压强降低，气体放电模式改变，离子轰击阴系统长期运行后，压强降低，气体放电模式改变，离子轰击阴系统长期运行后，压强降低，气体放电模式改变，离子轰击阴系统长期运行后，压强降低，气体放电模式改变，离子轰击阴极表面不再集中于中心部位，开始想周围阳极边缘所对的阴极极表面不再集中于中心部位，开始想周围阳极边缘所对的阴极极表面不再集中于中心部位，开始想周围阳极边缘所对的阴极极表面不再集中于中心部位，开始想周围阳极边缘所对的阴极环形部分扩展，在正离子轰击下引起溅射和环形部分扩展，在正离子轰击下引起溅射和环形部分扩展，在正离子轰击下引起溅射和环形部分扩展，在正离子轰击下引起溅射和ArAr气释放，反过来气释放，反过来气释放，反过来气释放，反过来又增加更大的离子轰击，因此又增加更大的离子轰击，因此又增加更大的离子轰击，因此又增加更大的离子轰击，因此ArAr压强急剧上升；压强急剧上升；压强急剧上升；压强急剧上升；随着压强上升，放电再次向阴极中央集中，边缘重新抽除随着压强上升，放电再次向阴极中央集中，边缘重新抽除随着压强上升，放电再次向阴极中央集中，边缘重新抽除随着压强上升，放电再次向阴极中央集中，边缘重新抽除ArAr，压强降低。压强降低。压强降低。压强降低。主要原因主要原因主要原因主要原因：阴极的双重功能引发：阴极的双重功能引发：阴极的双重功能引发：阴极的双重功能引发二极泵的阴极一方面作为二极泵的阴极一方面作为二极泵的阴极一方面作为二极泵的阴极一方面作为溅射源，另一方面作为溅射源，另一方面作为溅射源，另一方面作为溅射源，另一方面作为ArAr的收集极，导致前面被掩埋的气体被的收集极，导致前面被掩埋的气体被的收集极，导致前面被掩埋的气体被的收集极，导致前面被掩埋的气体被轰击出来，所以会周期性的释放被掩埋的气体。轰击出来，所以会周期性的释放被掩埋的气体。轰击出来，所以会周期性的释放被掩埋的气体。轰击出来，所以会周期性的释放被掩埋的气体。881.5 溅射离子泵的改进溅射离子泵的改进为了提高惰性气体的抽速，克服循环不稳定性，离子泵的设为了提高惰性气体的抽速，克服循环不稳定性，离子泵的设为了提高惰性气体的抽速，克服循环不稳定性，离子泵的设为了提高惰性气体的抽速，克服循环不稳定性，离子泵的设计中把溅射和埋藏作用分开，并且把计中把溅射和埋藏作用分开，并且把计中把溅射和埋藏作用分开，并且把计中把溅射和埋藏作用分开，并且把S SArAr/S SN N2 2作为一个重要的评作为一个重要的评作为一个重要的评作为一个重要的评价指标价指标价指标价指标三极溅射离子泵三极溅射离子泵三极溅射离子泵三极溅射离子泵三电位三极型：增加一个处于中间电位的收集极，三电位三极型：增加一个处于中间电位的收集极，三电位三极型：增加一个处于中间电位的收集极，三电位三极型：增加一个处于中间电位的收集极，S SArAr/S SN N2 2=21%=21%二电位三极型：阳极与收集极均接地，二电位三极型：阳极与收集极均接地，二电位三极型：阳极与收集极均接地，二电位三极型：阳极与收集极均接地，S SArAr/S SN N2 2=25%=25%异形阴极二极型异形阴极二极型异形阴极二极型异形阴极二极型阴极短柱型：阴极短柱型：阴极短柱型：阴极短柱型：S SArAr/S SN N2 2=25%=25%磁控管型磁控管型磁控管型磁控管型891.6 溅射离子泵的工作特性溅射离子泵的工作特性1.6.1 放电特性泵内放电空间的电子不断电离气体分子，泵外回路上有放电泵内放电空间的电子不断电离气体分子，泵外回路上有放电泵内放电空间的电子不断电离气体分子，泵外回路上有放电泵内放电空间的电子不断电离气体分子，泵外回路上有放电电流电流电流电流I I，I I的大小与泵内气压的大小与泵内气压的大小与泵内气压的大小与泵内气压p p的的的的n n次方成正比次方成正比次方成正比次方成正比可根据工作时泵流的大小，估算泵内压强可根据工作时泵流的大小，估算泵内压强可根据工作时泵流的大小，估算泵内压强可根据工作时泵流的大小，估算泵内压强901.6.2 抽速特性离子泵的抽速与放电强度（离子泵的抽速与放电强度（离子泵的抽速与放电强度（离子泵的抽速与放电强度（I I/p p）成正比）成正比）成正比）成正比(1)(1)压强较高时：电离产生放电电流压强较高时：电离产生放电电流压强较高时：电离产生放电电流压强较高时：电离产生放电电流大，由于电源的高内阻，加大阳大，由于电源的高内阻，加大阳大，由于电源的高内阻，加大阳大，由于电源的高内阻，加大阳极的电压较低；过多的空间电子极的电压较低；过多的空间电子极的电压较低；过多的空间电子极的电压较低；过多的空间电子是电子分部扩展，空间电位下降是电子分部扩展，空间电位下降是电子分部扩展，空间电位下降是电子分部扩展，空间电位下降抽速较低抽速较低抽速较低抽速较低(2)(2)压强较低时：气体稀薄、密度低，压强较低时：气体稀薄、密度低，压强较低时：气体稀薄、密度低，压强较低时：气体稀薄、密度低，产生繁流的初始电子和二次电子产生繁流的初始电子和二次电子产生繁流的初始电子和二次电子产生繁流的初始电子和二次电子少，放电强度太低，抽速下降少，放电强度太低，抽速下降少，放电强度太低，抽速下降少，放电强度太低，抽速下降911.7 离子泵的使用和维护离子泵的使用和维护烘烤烘烤烘烤烘烤氩清洗处理氩清洗处理氩清洗处理氩清洗处理ArAr离子轰击钛板，把阴极上的玷污物或溶解在阴极板里面的离子轰击钛板，把阴极上的玷污物或溶解在阴极板里面的离子轰击钛板，把阴极上的玷污物或溶解在阴极板里面的离子轰击钛板，把阴极上的玷污物或溶解在阴极板里面的氢轰击出来，一般氢轰击出来，一般氢轰击出来，一般氢轰击出来，一般1212小时。小时。小时。小时。工作寿命工作寿命工作寿命工作寿命为了提高使用寿命，尽量不要在高气压范围内使用为了提高使用寿命，尽量不要在高气压范围内使用为了提高使用寿命，尽量不要在高气压范围内使用为了提高使用寿命，尽量不要在高气压范围内使用92二、钛升华泵(Ti sublimation pump)932.1 概述概述钛、锆、钽、铌、钨、钼等金属在一定的温度范围内，对活性气钛、锆、钽、铌、钨、钼等金属在一定的温度范围内，对活性气钛、锆、钽、铌、钨、钼等金属在一定的温度范围内，对活性气钛、锆、钽、铌、钨、钼等金属在一定的温度范围内，对活性气体有很好的吸附和吸收性能体有很好的吸附和吸收性能体有很好的吸附和吸收性能体有很好的吸附和吸收性能真空条件下，将这些金属蒸发沉真空条件下，将这些金属蒸发沉真空条件下，将这些金属蒸发沉真空条件下，将这些金属蒸发沉积到真空腔内壁上，形成一层薄膜，可用来吸附活性气体积到真空腔内壁上，形成一层薄膜，可用来吸附活性气体积到真空腔内壁上，形成一层薄膜，可用来吸附活性气体积到真空腔内壁上，形成一层薄膜，可用来吸附活性气体钽的吸气性能最好，但是蒸发温度高；钛价格便宜易蒸发，且抽钽的吸气性能最好，但是蒸发温度高；钛价格便宜易蒸发，且抽钽的吸气性能最好，但是蒸发温度高；钛价格便宜易蒸发，且抽钽的吸气性能最好，但是蒸发温度高；钛价格便宜易蒸发，且抽气性能和工艺性能耗，一般采用钛做升华泵（气性能和工艺性能耗，一般采用钛做升华泵（气性能和工艺性能耗，一般采用钛做升华泵（气性能和工艺性能耗，一般采用钛做升华泵（TSPTSP）优点优点优点优点：(1)(1)抽速大，液氮温度下，对氮的抽速达抽速大，液氮温度下，对氮的抽速达抽速大，液氮温度下，对氮的抽速达抽速大，液氮温度下，对氮的抽速达10.1L/(cm10.1L/(cm2 2s)s)，对，对，对，对氢可达氢可达氢可达氢可达19.9L/(cm19.9L/(cm2 2s)s)；(2)(2)极限真空度高，极限真空度高，极限真空度高，极限真空度高，1010-10-10PaPa；(3)(3)超高真空超高真空超高真空超高真空状态下，抽速随压强降低而增大；状态下，抽速随压强降低而增大；状态下，抽速随压强降低而增大；状态下，抽速随压强降低而增大；(4)(4)可获得清洁真空；可获得清洁真空；可获得清洁真空；可获得清洁真空；(5)(5)结构结构结构结构简单，使用费用低简单，使用费用低简单，使用费用低简单，使用费用低缺点缺点缺点缺点：对惰性气体抽速小：对惰性气体抽速小：对惰性气体抽速小：对惰性气体抽速小942.2 TSP的工作原理与抽气性能的工作原理与抽气性能TSPTSP的结构：的结构：的结构：的结构：吸气面、升华器、控制器吸气面、升华器、控制器吸气面、升华器、控制器吸气面、升华器、控制器工作过程：工作过程：工作过程：工作过程：通电加热钛丝至通电加热钛丝至通电加热钛丝至通电加热钛丝至11001100o oC C直接直接直接直接升华，沉积到冷却的表面上，形成钛膜，升华，沉积到冷却的表面上，形成钛膜，升华，沉积到冷却的表面上，形成钛膜，升华，沉积到冷却的表面上，形成钛膜，与活性气体结合成稳定的化合物与活性气体结合成稳定的化合物与活性气体结合成稳定的化合物与活性气体结合成稳定的化合物(固相的固相的固相的固相的TiOTiO或或或或TiN)TiN)，抽除气体分子，抽除气体分子，抽除气体分子，抽除气体分子吸附机理：吸附机理：吸附机理：吸附机理：比较复杂，通常认为是物理比较复杂，通常认为是物理比较复杂，通常认为是物理比较复杂，通常认为是物理吸附和化学吸附的综合作用，以化学吸吸附和化学吸附的综合作用，以化学吸吸附和化学吸附的综合作用，以化学吸吸附和化学吸附的综合作用，以化学吸附为主附为主附为主附为主1-1-吸气面；吸气面；2-2-钛丝钛丝3-3-电气控制装置电气控制装置95抽速特性96972.3 TSP的结构的结构钛升华器的要求钛升华器的要求钛升华器的要求钛升华器的要求能提供所需的钛升华率；能提供所需的钛升华率；能提供所需的钛升华率；能提供所需的钛升华率；钛升华率易于调节，可连续或间断的提供吸气剂；钛升华率易于调节，可连续或间断的提供吸气剂；钛升华率易于调节，可连续或间断的提供吸气剂；钛升华率易于调节，可连续或间断的提供吸气剂；钛升华器本身出气少或易于去气；钛升华器本身出气少或易于去气；钛升华器本身出气少或易于去气；钛升华器本身出气少或易于去气；有足够的工作寿命，即有足够的钛存储量有足够的工作寿命，即有足够