常用真空泵的工作原理图(1)

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            真空泵要求从密封容器中高速高效地排除气体,以达到产生,改善和维持真空的目的。其工作原理可以分为机械,物理和化学方式。根据要达到的真空度不同,常常需要2种以上的真空泵相组合。

   代表的真空泵

    1:旋转式机械泵

    2:分子泵(TMP)

    3:离子泵

    4:Ti升华泵

    5:低温泵

    曾经被广泛使用的油扩散泵因为存在油气蒸发的问题、现在已经很少被采用。

旋转式机械泵

    以油封式真空泵为例加以介绍。

    构造:偏心轴转子,固定翼,油。旋转动力是电机。

     原理:转子紧贴泵壁内侧旋转。固定翼随之下移,转子到达油面后,空气被压缩,压缩后的空气压力高于外界大气压之后从排气口排出。

   特征:

    排气能力由压缩比决定,可达0.1Pa程度。操作简单。可以从大气压状态下启动。油要蒸发。

    为了避免油或其它液体进入真空腔内,不用油或其它液体的干式真空泵正在成为主要的旋转式机械泵。

旋转式机械泵

 分子泵(TMP)

    构造:电机驱动的高速旋转叶片,泵壁上固定的固定叶片。

    原理:每分钟旋转数万次的高速旋转叶片撞击气体分子,被撞击的气体分子碰撞到固定叶片后又被弹到下一个旋转叶片上,最终被送到排气口。旋转叶片和固定叶片的方向相反,使分子难于逆行。这种排气方式,排气速度不因气体种类而变。

    特征:

    不用油,工作环境清洁,可到达10-10Pa的真空度。排气速度不受气体种类影响。构造复杂,价格昂贵,高速旋转,要注意安装要求。有振动。需要和其它初段排气泵组合。

分子泵

离子泵   

    构造:强磁铁,蜂窝状阳极,钛(Ti)阴极。

    原理:通过溅射现象,使Ti离子化,Ti离子化学反应活性高。和气体分子反应之后生成化合物。

一部分气体分子也离子化之后向阴极加速,使阴极的Ti被溅射后,一部分离子进入阴极内部。

    特征:

    能达到超高真空(10-10Pa)

    需要和其它初段排气泵组合。

    有一定寿命。

离子泵

Ti升华泵 

    构造:加热电阻丝、Ti材料(线或球)。

    原理:通过加热电阻丝,使Ti升华。因为Ti化学反应活性高、立刻和周围的气体分子反应而生成稳定的化合物。反应生成的化合物吸附在真空腔内壁上、从而达到降低气压的效果。如果升华后的Ti吸附在较大面积的内壁上、则产生巨大的排气速度。比如1平方米的面积上吸附Ti原子的话、对氮气而言、可达到24000升/s的排气速度。 在压力较高时(>10-3Pa)、排气速度大大降低。因此需要和其他排气泵组合使用。

    特征:

    排气速度大。

    没有运动部分,没有振动。

    需要和其它初段排气泵组合。

    有一定寿命。

低温泵 

    构造:冷冻机、液态He。

    原理:利用气体在超低温表面凝结而达到排气效果。

    特征:

    能达到超高真空(10-11Pa)

    排气速度快。

    安装方向不受限制。

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