培訓(xùn)系列之7(楊乃恒)：高真空與超高真空獲得設(shè)備

1、經(jīng)作者授權(quán)，版權(quán)所有歸東北大學(xué)真空與流體工程研究中心與原作者共有。未經(jīng)本中心及原著者同意，任何人或任何單位不得私自拷貝、刻錄、傳播、轉(zhuǎn)載本講義，或用于商業(yè)用途。東北大學(xué)第六期真空技術(shù)培訓(xùn)班高真空與超高真空高真空與超高真空獲得設(shè)備獲得設(shè)備主講人：楊乃恒主講人：楊乃恒Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China真空技術(shù)真空技術(shù)o一. 真空技術(shù)發(fā)展概況 （楊乃恒）o二. 真空工程理論基礎(chǔ) （孫麗娜）o三. 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) （劉坤）o四. 低真空獲得設(shè)備 （張以忱）o五. 清潔真空獲得技術(shù) （

2、巴德純）o六. 中真空獲得設(shè)備 （張以忱）o七. 高真空與超高真空獲得設(shè)備 （楊乃恒）o八. 真空測(cè)量 （劉玉岱）o九. 真空檢漏 （劉玉岱）o十. 真空鍍膜（一）：PVD物理氣相沉積 （張以忱）o十一. 真空鍍膜（二）：CVD化學(xué)氣相沉積 張世偉）o十二. 真空冷凍干燥技術(shù) （徐成海）o十三. 真空設(shè)備的自動(dòng)化控制 （王慶）o十四. 真空材料與真空衛(wèi)生 （張以忱）東北大學(xué)第六期東北大學(xué)第六期培訓(xùn)系列之培訓(xùn)系列之Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China）概述o真空系統(tǒng)的工作壓強(qiáng)是

3、由氣體的流入量和氣體的抽除量達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡所決定的。即由公式： Q=SP所決定的。系統(tǒng)內(nèi)氣體流入量Q恒定時(shí)，系統(tǒng)的工作壓強(qiáng)P決定于系統(tǒng)出口處的抽速S。壓強(qiáng)降低一個(gè)量級(jí)，要求抽速相應(yīng)增加一個(gè)量級(jí)。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao泵的實(shí)際抽速小于理論抽速，并與入口壓強(qiáng)有關(guān)。泵口在一個(gè)有限的工作壓強(qiáng)范圍內(nèi)工作，超過此范圍抽速減少到零。目前還沒有一種泵能從大氣壓到超高真空的整個(gè)壓強(qiáng)范圍內(nèi)工作。如工作在高真空區(qū)域內(nèi)就稱作高真空獲得設(shè)備，或工作在超高真空區(qū)域的就稱超高真空獲得設(shè)備。由

4、于工作壓強(qiáng)范圍不同就出現(xiàn)了各種不同的真空獲得設(shè)備。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao 據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道：英國BOC Edwards公司的EPX干泵，德國pfeiffer公司的OnTool干泵，利用牽引分子泵及旋渦泵的工作原理組成多級(jí)的單體泵，可實(shí)現(xiàn)高真空到直排大氣。抽速140 l/s，極限真空10-4Pa。 o 因此，通常選用適當(dāng)?shù)亩啾么?lián)的機(jī)組來對(duì)系統(tǒng)抽氣。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeaste

5、rn University, Chinao 普通型擴(kuò)散泵與機(jī)械泵組成的機(jī)組可使系統(tǒng)壓強(qiáng)降到10-5Pa，即達(dá)到高真空狀態(tài)。改進(jìn)型擴(kuò)散泵與機(jī)械泵組成的機(jī)組，可使系統(tǒng)壓強(qiáng)降低到10-8Pa，即超高真空狀態(tài)。這說明一種泵有可能既是高真空獲得設(shè)備，又是超高真空獲得設(shè)備?，F(xiàn)代的離子泵、升華泵、吸附泵和低溫泵等，能使很大的被抽系統(tǒng)抽到超高真空狀態(tài)，且可以滿足不同氣體種類的要求。o渦輪分子泵與機(jī)械泵的組合，既能獲得高真空也能非常迅速地抽到10-8Pa的超高真空。o 本節(jié)課介紹各種高真空泵和超高真空泵的性能和使用規(guī)則 Vacuum and Fluid Engineering Research Center o

6、f Northeastern University, China2）高真空獲得設(shè)備o（1）金屬油擴(kuò)散泵o高真空抽氣系統(tǒng)通常至少包括一臺(tái)擴(kuò)散泵和一臺(tái)機(jī)械泵。o機(jī)械真空泵從被抽容器中抽走99.99%空氣（粗抽)。剩余的空氣（壓強(qiáng)降至10-110-7Pa）由擴(kuò)散泵抽走排入機(jī)械泵中。o當(dāng)要求泵對(duì)所有氣體都有恒定的高抽速，并且長時(shí)間使用無需維護(hù)時(shí)，一般使用擴(kuò)散泵。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao 擴(kuò)散泵不能直接將氣體排入大氣中，要求機(jī)械泵先將真空系統(tǒng)中的壓強(qiáng)降低到符合要求的壓力

7、區(qū)域，這一工作稱為粗抽。在達(dá)到適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏簭?qiáng)條件后，擴(kuò)散泵方可接著工作。此時(shí)，在前級(jí)管道上連接的機(jī)械泵為擴(kuò)散泵維持適當(dāng)?shù)呐艢鈮簭?qiáng)條件。這一工作被稱為前級(jí)抽空。o擴(kuò)散泵在本質(zhì)上是專門用于高真空的蒸汽噴射泵。以前過分強(qiáng)調(diào)了氣體向蒸汽流中擴(kuò)散和蒸汽被冷凝。因此定名它為擴(kuò)散泵（或冷凝泵）。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao最初的擴(kuò)散泵設(shè)計(jì)是在1915年。約在10年后確定了其基本結(jié)構(gòu)形式?，F(xiàn)代擴(kuò)散泵的特點(diǎn)是蒸汽流是按抽氣方向高速運(yùn)動(dòng)，被抽氣體被蒸汽流帶走。其原理與蒸汽噴射泵沒有太

8、大的差別。最初用的工作流體是汞。第一次用油類作為工作流體是在1928年。下面主要討論油擴(kuò)散泵及其附件。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China（）泵的抽氣機(jī)理o典型的擴(kuò)散泵有一個(gè)垂直的、通常是圓筒形的泵體，泵體上固定著一個(gè)入口法蘭，以便了連接到系統(tǒng)上進(jìn)行抽氣。圓筒的底部是封閉的，形成一個(gè)鍋爐，鍋爐與加熱器固定在一起。泵體上部的三分之二纏繞著冷卻水管或水套。出口管道設(shè)置在泵體下部的一側(cè)，以便將被抽氣體或蒸汽排到前級(jí)機(jī)械泵。圖1中的剖視圖給出了單級(jí)擴(kuò)散泵的示意結(jié)構(gòu)。 Vacuum

9、and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao噴射系統(tǒng)（導(dǎo)管系統(tǒng)）安置在泵體中。它由頂部蓋帽的同軸圓管組成，并與張開的末端配合形成噴嘴，泵工作液蒸汽經(jīng)過噴嘴可以高速按預(yù)定方向噴出。這里沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件。o工作時(shí)，由固定在泵底下部的電爐元件加熱，將鍋爐中的工作液體變成蒸汽。蒸汽流在導(dǎo)流管中上升，通過環(huán)形噴嘴間隙向由水冷卻的泵內(nèi)壁噴射。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao達(dá)到泵入口

10、的氣體分子為泵工作蒸汽流所攜帶，并獲得向下的動(dòng)量。蒸汽流通常以超音速流動(dòng)。氣體蒸汽混合物向前級(jí)管道方向運(yùn)動(dòng)。噴射流中的油蒸汽碰到水冷卻泵壁后冷凝，以液體形式重新回到鍋爐。而被攜帶的氣體分子則繼續(xù)流向出口，在泵出口處被機(jī)械泵抽走排到大氣中。o冷凝的油蒸汽沿泵內(nèi)壁流回鍋爐，再加熱后又被蒸發(fā)，以維持到噴嘴處的蒸汽流和抽氣的連續(xù)性。圖2是典型的多級(jí)擴(kuò)散泵的剖視圖。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao擴(kuò)散泵的抽氣作用是由蒸汽與氣體分子的碰撞，動(dòng)量交換形成的。氣體分子難于逆流方向上穿越

11、蒸汽流，回到泵的入口處。由于蒸汽射流兩側(cè)出現(xiàn)了壓強(qiáng)差（分子密度差），由蒸汽射流形成的壓縮比可以近似地表示為下式式中為蒸汽流密度，u為蒸汽流速度，L為蒸汽流的寬度，D為擴(kuò)散系數(shù)，它與蒸汽和氣體分子的直徑 和 及 分子量M1和M2有關(guān)。 121exp()puL Dp12Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao式中下標(biāo)1為被抽氣體，2為抽氣流體。由此可知，較輕的氣體壓縮比是很低的。0.5212121/2123() ()8(2 )2M MDR TMM Vacuum and Fluid

12、Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao擴(kuò)散泵的工作壓力范圍：擴(kuò)散泵的適用壓強(qiáng)范圍在10-8 10 Pa之間。無輔助的低溫抽氣在不加烘烤的情況下所能達(dá)到的入口壓強(qiáng)約為10-6Pa。對(duì)運(yùn)用的泵結(jié)構(gòu)，高壓強(qiáng)端

13、的穩(wěn)態(tài)壓強(qiáng)（在泵入口處）一般不超過110-1Pa，如果借助低溫抽氣，如用冷阱（液氮）可以獲得約10-8Pa的入口壓強(qiáng)。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao擴(kuò)散泵的級(jí)數(shù)，或噴嘴的數(shù)量，取決于其性能規(guī)范。單級(jí)泵不能同時(shí)有高抽速和高壓縮比。一般來說，入口處的第一級(jí)具有高的抽速和低的壓縮比，最后一級(jí)（排氣級(jí)）正好相反。小泵常常有23級(jí)，大泵有56級(jí)。開頭幾級(jí)有環(huán)形噴嘴，排氣級(jí)有時(shí)有一個(gè)圓噴嘴。有時(shí)為了獲得某種性能，將兩個(gè)擴(kuò)散泵串聯(lián)使用。這樣，有增加壓縮級(jí)數(shù)的作用，而且允許兩個(gè)泵使用

14、不同的工作液。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao蒸汽和氣體分布：工作液在鍋爐內(nèi)蒸發(fā)升高了蒸汽壓強(qiáng)，（勢(shì)能）經(jīng)過噴嘴射出高速蒸汽流（勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能），氣體在抽氣方向上被蒸汽分子碰撞，動(dòng)量傳遞給氣體分子而被抽除。因?yàn)閿U(kuò)散泵用的工作液在室溫下容易冷凝，所以可在一個(gè)緊湊的空間內(nèi)安裝一個(gè)多級(jí)噴嘴的導(dǎo)流系統(tǒng)。o蒸汽流與被抽氣體的相互作用，可通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)其密度分布（如圖3），即分子密度及蒸汽到達(dá)泵壁的分布（圖4），噴嘴出口處氣體相對(duì)減少，可以排放氣體被逐漸壓縮的狀態(tài)。以下各級(jí)以次類推。

15、Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao擴(kuò)散泵的特性曲線。擴(kuò)散泵的抽速與入口壓強(qiáng)的關(guān)系用曲線圖表示。如圖3所示。曲線由四段組成?？孔蠖危梢姵樗僭跇O限真空附近明顯降低。再向右段為抽速恒定部分，由于在分子流狀態(tài)下，通導(dǎo)是恒定的，與壓強(qiáng)無關(guān)。蒸汽捕獲效率是恒定的。標(biāo)有過載的部分是一段排氣量恒定的階段，這表明已達(dá)到最大的排氣能力。右邊最后一段曲線表明，前級(jí)機(jī)械泵大小對(duì)擴(kuò)散泵性能的影響很大。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of

16、Northeastern University, China 圖3 擴(kuò)散泵的抽速曲線 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China（2）抽速o泵的抽速是指泵入口平面處的抽速。把泵和被抽容器連接起來的管道，閥門，障板和阱，對(duì)氣流產(chǎn)生流阻，引起壓強(qiáng)差。在分子流條件下，障板和阱的流導(dǎo)，在數(shù)值上等效于泵的抽速。因而，在容器抽氣口處的抽速很可能是泵抽速的1/2或1/3。o因?yàn)橛蟹艢?、漏氣等原因，高真空系統(tǒng)中，氣體負(fù)荷總不會(huì)是零。所以真空室的極限真空總是低于泵的極限真空。o通常假定擴(kuò)散泵在系統(tǒng)壓

17、強(qiáng)高于10-1Pa以上時(shí)，工作是不穩(wěn)定的。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao尺寸的影響：已生產(chǎn)的擴(kuò)散泵入口法蘭尺寸從5cm到120cm甚至更大。大泵與小泵的差別是油蒸汽從噴嘴到泵壁或冷凝表面所經(jīng)過的距離。顯而易見，在油蒸汽到達(dá)泵壁時(shí)，大泵中的油蒸汽密度低于小泵中的油蒸汽密度。即5cm口徑的擴(kuò)散泵的抽速穩(wěn)定段可延伸到310-1Pa，而120cm的大泵，其穩(wěn)定段也能達(dá)到310-2Pa的原因。在穩(wěn)定工作區(qū)域相差一個(gè)數(shù)量級(jí)是很明顯的。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須要考慮到這一點(diǎn)。為了改善大泵的

18、高壓強(qiáng)工作特性，Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao必須采取特殊措施（相應(yīng)地提高功率輸入，增加泵的級(jí)數(shù)）。應(yīng)該注意到大泵和小泵的幾何形狀并不相似。但小泵和大泵的鍋爐壓強(qiáng)大致是相同的，因?yàn)橐拗票霉ぷ饕旱淖罡哒舭l(fā)溫度，以避免熱裂解。因此，對(duì)所有的泵來說，噴嘴出口處蒸汽密度幾乎是相同的。但是蒸汽既向軸向又向徑向膨脹。我們可以假設(shè)蒸汽的密度與離噴嘴的距離的平方成反比，因此，射流越靠近泵壁，密度則越低，以致于在較高壓強(qiáng)下抽除氣體分子的效率低下。Vacuum and Fluid En

19、gineering Research Center of Northeastern University, Chinao對(duì)各種氣體的抽速：擴(kuò)散泵的抽速與每種氣體的分壓強(qiáng)有關(guān)。每種氣體都有各自的抽速，都有各自的極限壓強(qiáng)。通常測(cè)得的極限壓強(qiáng)是由殘留在系統(tǒng)中的泵工作液蒸汽裂解物或水蒸氣造成的。如果泵設(shè)計(jì)不合理，對(duì)He和Ne的抽速可能要比對(duì)空氣低得多。需要時(shí)要對(duì)不同氣體分別進(jìn)行測(cè)量。真空系統(tǒng)中經(jīng)常存在的氣體有H2、He、水蒸氣、CO、CO2、N2和Ar。一般說來對(duì)He的抽速比空氣的高約20%， H2的抽速比空氣的約高30%。障板和阱對(duì)輕氣體的阻抗要比對(duì)空氣的低一些。在相同擋板的條件下對(duì)輕氣體的抽速相對(duì)

20、高于對(duì)空氣的抽速。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China（）抽氣量o 最大抽氣量通常比抽速更重要。最大抽氣量值取決于擴(kuò)散泵給定的加熱功率。抽氣量和功率在量綱上是相同的。目前所設(shè)計(jì)的泵，用的是現(xiàn)代泵工作液，要獲得160 Pa l/s（1.2Torr l/s）的最大抽氣量需要1 KW的功率。因?yàn)?000 Pa l/s=1W。所以擴(kuò)散泵的效率160 Pa l/s=1.6W與1000W之比為1.610-4。由此看出擴(kuò)散泵的效率是很低的。最大抽氣量是對(duì)應(yīng)的入口壓強(qiáng)那一點(diǎn)是很重要的，低于這

21、個(gè)壓強(qiáng)點(diǎn)，抽速對(duì)壓強(qiáng)是恒定的，高于這個(gè)壓強(qiáng)點(diǎn)，抽氣量對(duì)壓強(qiáng)是恒定的。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao用壓強(qiáng)對(duì)抽氣量的曲線，如圖4所示，這樣就很容易看清大抽氣量和壓強(qiáng)穩(wěn)定的范圍，以及超出此范圍的過載概念。要記住，對(duì)于給定的系統(tǒng)，給予泵的氣體負(fù)荷，泵便有一個(gè)入口壓強(qiáng)。這有助于選擇所需泵的大小。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China 圖4 抽氣量與入口壓強(qiáng)的關(guān)

22、系曲線Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China（）前級(jí)壓強(qiáng)o擴(kuò)散泵是為高真空的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，其鍋爐壓強(qiáng)一般是133200Pa（11.5Torr），即意味著泵的最大壓強(qiáng)可達(dá)200 Pa（1.5 Torr）。另外，擴(kuò)散泵的工作液不能在高壓強(qiáng)下沸騰，因?yàn)楦邷貢?huì)使泵工作液分解，所以擴(kuò)散泵必須要有一個(gè)泵作為前級(jí)，以便在擴(kuò)散泵的排氣口處形成低于67 Pa（0.5 Torr）的壓強(qiáng)。擴(kuò)散泵的許可前級(jí)壓強(qiáng)是在前級(jí)管道處的最大許可壓強(qiáng)。超過許可的前級(jí)壓強(qiáng)就破壞了擴(kuò)散泵的抽氣作用。從本質(zhì)上說，當(dāng)前級(jí)

23、管道中的壓強(qiáng)超過某個(gè)值（通常為0.5 Torr左右）時(shí)，泵的排氣級(jí)的蒸汽就沒有足夠的能量和密度來對(duì)前級(jí)管道中的空氣形成屏障。于是會(huì)使空氣攜帶泵工作液蒸汽反向穿過擴(kuò)散泵。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao現(xiàn)在擴(kuò)散泵的鍋爐壓強(qiáng)大約為1.5 Torr，允許前級(jí)壓強(qiáng)約為鍋爐壓強(qiáng)的一半，此值由實(shí)驗(yàn)可以獲得泵的入口壓強(qiáng)與出口壓力的關(guān)系。o最大出口壓強(qiáng)是最后一級(jí)噴嘴的工作狀態(tài)決定的。主要取決于蒸汽射流的密度和噴嘴的蒸汽流量和最后一級(jí)噴嘴的結(jié)構(gòu)。為了提高最大排氣壓強(qiáng)，必須提高最后一級(jí)的

24、蒸汽射流的密度和流量，即提高泵的加熱功率。最大排氣壓強(qiáng)與加熱功率成線性關(guān)系。o在多級(jí)游擴(kuò)散的結(jié)構(gòu)中，最后一級(jí)噴嘴常作成噴射型結(jié)構(gòu)。最大出口壓強(qiáng)一般規(guī)定為40 Pa。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao對(duì)前級(jí)泵的要求：為給定擴(kuò)散泵選擇合適的前級(jí)泵，必須考慮的幾個(gè)問題。首先是作粗抽泵用該多大，它是否既作粗抽泵又作前級(jí)泵用？其次是否要求前級(jí)泵在擴(kuò)散泵的最大抽氣量下運(yùn)行？最后，擴(kuò)散泵的最大許可的排氣壓強(qiáng)是多少？還有前級(jí)管道的容積（如設(shè)儲(chǔ)氣罐）有多大？在滿負(fù)荷條件下，前級(jí)泵的抽速由下

25、式求得：max22QSPVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao式中Qmax為擴(kuò)散泵的最大抽氣量，P2為最大許可的前級(jí)壓強(qiáng)。S2為前級(jí)泵的名義抽速。若考慮安全系數(shù)和前級(jí)管道的阻力影響。通常安全系數(shù)可以是2。下面舉個(gè)實(shí)例說明。o假設(shè)一個(gè)泵滿負(fù)荷（最大抽氣量）時(shí)的最大抽氣量是4 Torr l/s（即532 Pa l/s），允許的前級(jí)壓強(qiáng)為0.5 Torr（67Pa），則前級(jí)泵抽速為：o假設(shè)兩泵之間的流導(dǎo)沒有受到過大限制，那么，選擇名義抽速為14 l/s的泵做前級(jí)泵是合適的。（如按安

26、全系數(shù)為2考慮應(yīng)為16 l/s）max22QSP4(Torr l/s)8 /0.5Torrl sVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China（5）極限壓強(qiáng)： o關(guān)于泵的極限壓強(qiáng)問題，可能有兩種意見。極限壓強(qiáng)可以被看作是氣體負(fù)荷的極限或壓縮比的極限。兩種看法都有實(shí)際意義。后者常適于抽輕氣體。無論壓強(qiáng)如何降低，蒸汽流的抽氣作用都不停止。泵的極限壓強(qiáng)取決于抽走的和反擴(kuò)散的分子數(shù)之比，再加上氣體負(fù)荷與抽速之比泵本身可能通過泵工作液蒸汽及其裂解物的返流以及部件的放氣形成氣體負(fù)荷，測(cè)得的總的極限

27、壓強(qiáng)實(shí)際上是幾種因素的組合。一般觀察到工作液影響最大。雖然用最好的工作液，在低于10-6Pa的情況下，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行烘烤除氣后才能得到。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao 障板和阱的作用：水冷障板使冷凝或截獲的工作液使之不能再蒸發(fā)，因此在阱和擋板中間的空間中，蒸汽的密度減少了。減少了蒸汽分子間的相互碰撞，增加了蒸汽分子碰撞低溫表面的幾率，即降低了通過低溫阱的幾率。o低溫阱有兩個(gè)基本作用：對(duì)泵向系統(tǒng)的可凝性蒸汽流的阻擋作用，對(duì)從系統(tǒng)中釋放出的可凝性蒸汽又起低溫泵的作用。在

28、多數(shù)情況下，后者對(duì)極限壓強(qiáng)起主要影響。在初抽后的不烘烤的系統(tǒng)中，水蒸氣可能占剩余氣體的90%，使冷阱冷卻很容易增加對(duì)水蒸氣的抽速（一般到23倍）。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao對(duì)輕氣體的壓縮比：如前所述，對(duì)輕氣體的壓縮比（入口壓強(qiáng)與出口壓強(qiáng)的關(guān)系）可能是相當(dāng)小的。據(jù)測(cè)量報(bào)道：H2是3 10 2 10 ，He是10 2 10，Ne是1或2 10， CO和Ar為10，和Kr為（35） 10 ，n C2 H3是7 10 。o就極限壓強(qiáng)而言， H2可能是殘余氣體成分的主要部分

29、，因?yàn)樗嬖谟诮饘?，泵工作液及水蒸氣中。?duì)超高真空工作來說，這是個(gè)重要問題。此時(shí)，一些擴(kuò)散泵可能需要串聯(lián)第二個(gè)泵。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao泵工作液的選擇：各種有機(jī)液體已經(jīng)用于擴(kuò)散泵的工作液。選擇工作液的標(biāo)準(zhǔn)是：在室溫下蒸汽壓要低，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性，無毒性，表面張力大，以便將蠕爬減到最小程度，閃點(diǎn)和燃點(diǎn)要高，室溫下有適當(dāng)?shù)恼扯龋療岬?，成本要低。例如常用的DC705油，分子量546，25蒸汽壓5 10-Pa，閃點(diǎn)243，粘度（ 25）170（cst）；表面張

30、力30.5（達(dá)因/厘米）。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao有資料報(bào)道：用 DC705油的工作特性：用水冷擋板時(shí)極限壓力可達(dá)10-7Pa，用-20 障板時(shí)極限壓強(qiáng)可達(dá)10- Pa 。o在不用低溫阱的系統(tǒng)中，其極限壓強(qiáng)是工作液的蒸汽壓所能達(dá)到的最小值。工作液沿壁冷凝后的去氣可用控制鍋爐附近泵壁溫度來實(shí)現(xiàn)。即鍋爐附近的泵壁溫度足夠高，使工作液回入鍋爐前去氣。這樣可使極限壓強(qiáng)得到明顯的改善。增加熱輸入?？梢栽黾颖玫膲嚎s比，但也會(huì)破壞極限壓強(qiáng)。Vacuum and Fluid E

31、ngineering Research Center of Northeastern University, China（）返流o泵工作液進(jìn)入真空系統(tǒng)中的任何遷移都可稱為返流。泵的返流率常指無障板泵的入口平面的返流率。就擴(kuò)散泵本身而言，可能存在如下一些返流源： 來自頂噴嘴邊緣的過分發(fā)散的蒸汽流；頂噴嘴帽處密封不良而造成的穿透；頂噴嘴噴出的蒸汽流上層蒸汽分子之間的相互碰撞 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao氣體分子與蒸汽分子之間的碰撞，尤其在高氣體負(fù)荷下（10-110-2P

32、a區(qū)域） o流回的冷凝物在進(jìn)入鍋爐之前（在噴嘴部件和泵壁之間）沸騰，使一些工作液的飛沫向上穿過射流蒸汽；o冷凝液從泵壁上蒸發(fā) o以上各項(xiàng)返流源，通過合理設(shè)計(jì)可以解決。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao所有能用室溫障板停止或截止的返流稱為一次返流，泵工作液從障板上再蒸發(fā)穿過障板稱為二次返流。一次返流可用冷帽進(jìn)行有效控制。在有液氮阱的系統(tǒng)中，除了偶然事故和高氣體負(fù)荷工作情況之外，返流可以控制得足夠低。在離入口兩倍泵口直徑D的位置處，返流率一般可以降到1/50，入口管道彎90

33、度，可起到擋板的作用。這樣，返流率可以降到該環(huán)境溫度下工作液自然蒸發(fā)速率的水平。沒有低溫阱不可能進(jìn)一步降低返流率。（圖5） Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao擴(kuò)散泵阱的最佳設(shè)計(jì)，可獲得40%的凈抽速，返流率降到110-7 mg/cm2 min（在阱的入口平面處）。這個(gè)值已被測(cè)到。 圖5 返油率的降低Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao表面遷移：一些泵工

34、作液可能有蔓延到金屬表面形成油膜的趨勢(shì)。表面張力為30達(dá)因/厘米以上的工作液不會(huì)在普通的金屬表面上蔓延。這類工作液不在覆蓋于金屬表面上的自身的單分子層上蔓延。o泵工作液的損耗：通常工作液面高度30%變化不會(huì)有明顯影響。當(dāng)液面太低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鍋爐表面過熱，長時(shí)間對(duì)大泵可能引起鍋爐底變形，中心可能露出液面，導(dǎo)致進(jìn)一步過熱，造成加熱器與泵底接觸不良，使加熱元件過熱引起故障如果液面過高，加熱過程可能使工作液起泡沫，使液面上升與排氣管道同樣高的位置。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China

35、o工作液的損耗除正常返流之外，在接近最大抽氣量下長時(shí)間工作，高壓強(qiáng)和高速的空氣以正向或反向事故性地流過泵，溫度分布不當(dāng)造成高蒸汽壓的工作液的蒸發(fā)。當(dāng)氣體負(fù)荷相當(dāng)?shù)蜁r(shí)，擴(kuò)散泵工作液可以工作許多年而不用添加或更換。在加速器系統(tǒng)上工作超過10年的擴(kuò)散泵的報(bào)道。在大泵中為了減少損耗，一些泵內(nèi)裝有前級(jí)擋板。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao冷帽是現(xiàn)代擴(kuò)散泵所必備的，可使返流率降低到1/50或更小。冷帽通常用銅制成。要用水冷卻。當(dāng)溫度低于80時(shí)足以使冷帽有效地冷凝。當(dāng)高于105時(shí)，冷

36、帽基本上失去作用。為了保持冷帽正常工作，必須將冷帽與熱的頂噴嘴帽進(jìn)行隔熱。并留有適當(dāng)?shù)拈g隔，以免高粘度的泵工作液在冷熱兩部分之間積聚。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao擴(kuò)散泵壓強(qiáng)穩(wěn)定性：擴(kuò)散泵系統(tǒng)偶然出現(xiàn)壓強(qiáng)的不穩(wěn)定，可能是泵外原因和泵內(nèi)原因。泵外部原因有：（1）合成橡膠密封件產(chǎn)生氣泡；（2）障板上出現(xiàn)液滴；（3）前級(jí)管道內(nèi)輕氣體的壓強(qiáng)高；（4）抽氣量過載；（5）冷阱除霜；（6）阱中冷凍層爆裂。泵的內(nèi)部原因?yàn)椋海?）噴發(fā)和不穩(wěn)定沸騰；（2）在噴嘴組件外部沸騰；（3）輕氣體

37、的低壓縮比；（4）噴嘴中的液體微滴；（5）頂噴嘴溫度太低；（6）鍋爐附近泄露。為防鍋爐濺起工作液加一障板來消除。頂噴嘴溫度過低導(dǎo)致蒸汽流間斷，從而造成無規(guī)律的壓強(qiáng)變化。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao輕氣的低壓縮比可能引起壓強(qiáng)的不穩(wěn)定。除增加級(jí)數(shù)外，可增加功率是有益的。合成橡膠密封產(chǎn)生的氣泡是壓強(qiáng)突然上升的主要原因。入口法蘭是最薄弱的部位。O型圈密封槽的精心設(shè)計(jì)可將這種不穩(wěn)定性減少到最小程度。障板上的液滴落到頂噴嘴帽的熱表面上進(jìn)行蒸發(fā)。所產(chǎn)生的蒸汽也會(huì)影響抽速，據(jù)報(bào)道，

38、輕氣體在泵入口處的壓強(qiáng)波動(dòng)10%。o擴(kuò)散泵的冷卻方式，視大小泵不同。通常小泵用風(fēng)冷（口徑最大為10cm），大泵用風(fēng)冷是行不通的。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.其他高真空獲得設(shè)備Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.1 牽引分子泵o牽引分子泵和渦輪分子泵與擴(kuò)散泵在性能上有許多方面相似。擴(kuò)散泵中的被抽氣體分子在與蒸汽分子相碰撞過程中得到動(dòng)能。而在分子

39、泵中的被抽氣體是靠與快速運(yùn)動(dòng)的固體表面碰撞而獲得動(dòng)能的。o分子泵有兩類：第一類是有整體的運(yùn)動(dòng)表面（圓筒型、圓錐型或圓盤型），當(dāng)氣體分子在運(yùn)動(dòng)表面（轉(zhuǎn)子）和靜止表面（定子）間多次反射時(shí)，運(yùn)動(dòng)將他們牽引到泵的排氣側(cè)；第二類，有一系列類似于軸流壓縮機(jī)的葉片。每個(gè)壓縮機(jī)由一個(gè)動(dòng)盤和一個(gè)靜盤組成。這后一種結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是同一表面不會(huì)周期性地暴露于高壓強(qiáng)下和低壓強(qiáng)下。o這種牽引分子泵的結(jié)構(gòu)如圖1所示。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China 圖幾種牽引分子泵的結(jié)構(gòu)示意圖Vacuum and

40、Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao一般泵的入口壓強(qiáng)為1Pa。特殊構(gòu)造的可超出1 Pa，并能向大氣排氣，這樣的泵不適于反復(fù)迅速排氣，只適于粗抽后的連續(xù)排氣。由于排氣量低，容易卡住，應(yīng)用較少。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.2 油噴射泵o可將油噴射泵看成為增壓泵和水蒸氣噴射泵之間的過渡。油增壓泵與擴(kuò)散泵很相似，增壓泵設(shè)計(jì)得使性能曲線平移，這樣，其對(duì)應(yīng)的入口壓強(qiáng)比普通擴(kuò)散泵

41、提高的大約10倍。它們使用具有較高蒸汽壓的泵工作液（如增壓泵油）。因此其鍋爐壓強(qiáng)和許可出口壓強(qiáng)也相對(duì)較高。它們被用于高氣體負(fù)荷的場(chǎng)合（如真空冶煉），并且在1 Pa附近常有最大抽速。最近期間由于更有效的擴(kuò)散泵和機(jī)械增壓泵的進(jìn)展，油增壓泵的使用已經(jīng)減少了。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao油噴射泵進(jìn)一步向高的入口壓強(qiáng)方向發(fā)展。除了有整體加熱器和水冷擴(kuò)壓器外，外型和蒸汽噴射泵相似。由于機(jī)械增壓泵的出現(xiàn)，這樣泵很少應(yīng)用了。Vacuum and Fluid Engineering

42、Research Center of Northeastern University, China2.3 水銀擴(kuò)散泵 o用水銀作泵工作液可使鍋爐內(nèi)壓強(qiáng)和入口壓強(qiáng)的范圍擴(kuò)大。小型水銀擴(kuò)散泵排氣壓強(qiáng)可達(dá)50Torr（6650 Pa）。理論上，排氣壓強(qiáng)甚至可達(dá)到大氣壓。在下列情況下使用水銀擴(kuò)散泵是有優(yōu)越性的。例如被抽容器內(nèi)充滿水銀蒸汽；泵必須處理突然出現(xiàn)的大的氣體負(fù)荷；不允許碳?xì)浠镂廴?。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao室溫下水銀的蒸汽壓接近1.510-3 Torr（0.2P

43、a）。因此，必須考慮水銀的返流和捕集問題。通常，水銀擴(kuò)散泵與障板、液氮冷阱一起使用。 o水銀泵是有毒的，為避免散落，必須小心地處理水銀蒸汽。水銀擴(kuò)散泵的詳細(xì)操作和性能詳見專門的文獻(xiàn)介紹。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China2.4 吸附泵（高真空）o普通表面或多孔材料對(duì)氣體分子的物理吸附或吸收可用來獲得高真空?？梢栽谌我粔簭?qiáng)下利用吸附或吸收技術(shù)，但由于實(shí)際上的限制，它只能作某種特殊應(yīng)用。o為了消除油封機(jī)械泵產(chǎn)生的碳?xì)浠衔镂廴镜目赡苄?，吸附泵常用于超高真空系統(tǒng)的粗抽，并且常與

44、干式無油機(jī)械泵一起使用。抽氣步驟依次使用兩臺(tái)或三臺(tái)吸附泵，可以從被抽容器中排走大量的空氣。通過離子吸氣劑泵抽氣，可以獲得足夠低的壓強(qiáng)而不使其過載。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao利用吸附泵獲得高真空，可以通過升溫將吸附的氣體解吸，然后回到室溫，也可冷卻到低溫。o商業(yè)用吸附泵通常是為獲得前級(jí)真空而設(shè)計(jì)的。然而，用類似結(jié)構(gòu)的泵進(jìn)行多級(jí)抽氣也能獲得高真空。但要有較高的入口流導(dǎo)。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of N

45、ortheastern University, China 3 超高真空獲得設(shè)備 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China3.1 渦輪分子泵概述o渦輪分子泵于1957年首次問世。各國真空企業(yè)都有產(chǎn)品投放市場(chǎng)。已獲得發(fā)展和推廣應(yīng)用。渦輪分子泵的應(yīng)用范圍與擴(kuò)散泵基本相同，這兩種泵均可由前級(jí)泵不停地向大氣中排氣。進(jìn)口壓力在1 Pa10-7Pa范圍。抽氣都對(duì)分子類別無選擇性，從70 l/s10000l/s的泵都能得到。特殊用途還有更小或更大的渦輪分子泵。擴(kuò)散泵有60000 l/s的產(chǎn)品，

46、目前一般用途的渦輪分子泵沒有大于10000l/s的。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao需要高抽速，氣體量很小的地方，如大的超高真空系統(tǒng)中，將渦輪分子泵與捕集泵（如離子泵、升華泵或低溫泵）相并聯(lián)可能比單用渦輪分子泵更經(jīng)濟(jì)。在這種用法中，渦輪分子泵可抽除He和H2。而捕集泵抽除這兩種氣體會(huì)有困難。尤其對(duì)升華泵和低溫泵更是如此。渦輪分子泵也可單獨(dú)用來將系統(tǒng)粗抽到110-5Pa左右，以便被捕集的氣體量減至最少。Vacuum and Fluid Engineering Resear

47、ch Center of Northeastern University, China3.2 渦輪分子泵抽氣理論o最常被引用的渦輪分子泵理論是shapiro 和他在麻省理工學(xué)院的學(xué)生一起提出的。他們的原始的理論描述如圖2所示。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Re

48、search Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao實(shí)際的葉柵組成如圖5所示。 o圖3是將三維的轉(zhuǎn)子葉柵簡(jiǎn)化為二維的葉柵。不考慮由半徑上變化而產(chǎn)生的泵壁表面和幾何形狀上的變化因素。這樣一個(gè)葉柵運(yùn)動(dòng)時(shí)的抽氣能力是由兩側(cè)入射在轉(zhuǎn)子上的分子到達(dá)相反一

49、側(cè)的通過幾率不等所引起的。通常考慮葉片速度為與氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速度大的情況，就很容易說明其工作原理了。假設(shè)葉片是靜止的和分子相對(duì)運(yùn)動(dòng)如圖3所示。幾乎所有來自側(cè)的氣體分子可被認(rèn)為入射在C點(diǎn)附近的斜面上。假設(shè)是漫反射，那么在C1角內(nèi)再發(fā)射的分子將回到側(cè)， C3角內(nèi)的那些分子將進(jìn)入側(cè)，而C2 角內(nèi)的分子將逃到葉片的兩側(cè)。圖4是表示從側(cè)入射葉柵的所有分子將達(dá)到D點(diǎn)附近。在d1 角內(nèi)發(fā)射的分子將回到側(cè)，d3 角內(nèi)的分子將進(jìn)到側(cè)，而d2 角內(nèi)的分子將逃到兩側(cè)。比較不同角度的相對(duì)大小，可見分子從側(cè)到側(cè)的傳輸幾率遠(yuǎn)大于從側(cè)到側(cè)的傳輸幾率。Vacuum and Fluid Engineering Research

50、 Center of Northeastern University, Chinao設(shè)M12 為從側(cè)碰撞葉片的分子最終被傳輸?shù)絺?cè)的幾率。并設(shè)M21 為自側(cè)入射的分子將被傳輸?shù)絺?cè)的幾率。設(shè)N1 代表從側(cè)入射到葉柵上的分子通量，N2 代表從側(cè)入射到葉柵上的分子通量。設(shè)W為從側(cè)到側(cè)通過的凈分子通量與入射通量N1 之比（通常在真空技術(shù)中W稱為“何氏系數(shù)”）。o根據(jù)分子數(shù)守恒原理，可寫出如下穩(wěn)態(tài)方程式Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao或o因?yàn)?是數(shù)密度比 等于 o所以 111222

51、1W N NMNM21212121NMWNMM21NN21nn21PP21nn21PP122121MWMMVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao當(dāng)W增加時(shí)，壓縮比呈線性降低。當(dāng)氣流量為零時(shí)，（W=0），則壓縮比為 oo當(dāng)沒有壓差時(shí)，壓縮比為1時(shí)，則W為W=M12 M21 o從正反兩個(gè)方向通過運(yùn)動(dòng)葉柵的分子至少與葉片表面碰撞一次。當(dāng)它們從運(yùn)動(dòng)葉柵發(fā)出并接近鄰近的靜止葉柵時(shí)，具有與運(yùn)動(dòng)葉柵的速度相同的分量。因而，碰撞靜止葉柵的分子對(duì)靜止葉片有同樣的相對(duì)速度，如轉(zhuǎn)子葉柵和定子葉柵幾

52、何形狀相同，則轉(zhuǎn)子和定子兩者的傳輸幾率和壓縮比都相同。21PP1221MMVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao8個(gè)轉(zhuǎn)子葉柵和8個(gè)定子葉柵的泵中，對(duì)空氣和水蒸氣之類的氣體從進(jìn)口到出口的總壓縮比至少為1106 左右。泵入口級(jí)為高流導(dǎo)和低壓縮比，而出口級(jí)為低流導(dǎo)和高壓縮比。 o渦輪分子泵是通過進(jìn)入葉片之間的通道的氣體分子受葉片的碰撞而實(shí)現(xiàn)抽氣的。抽速是與葉片速度以及氣體分子所能進(jìn)入葉片的通道的流導(dǎo)及葉片的幾何形狀有關(guān)。如果泵入口壓強(qiáng)是分子流范圍，則抽速不隨入口壓強(qiáng)不同而變化。因?yàn)?/p>

53、分子流流導(dǎo)不隨壓強(qiáng)變化而變化。葉片速度是個(gè)常數(shù)。這說明，渦輪分子泵的抽速曲線有“平坦部分”（圖6所示）。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao從入口級(jí)抽氣開始發(fā)生分子間碰撞的高壓強(qiáng)區(qū)，一直延伸到低壓強(qiáng)的傾斜區(qū)，這區(qū)間受渦輪分子泵設(shè)計(jì)影響，壓縮比接近于氣流量為零（W=0）時(shí)的壓縮比（最大壓縮比）。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fl

54、uid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao圖6所示的低壓傾斜，首先發(fā)生于H2 ，要了解渦輪分子泵出口H2 的分壓強(qiáng)，除以泵的壓縮比才得入口壓強(qiáng)。渦輪分子泵出口處H2 的分壓強(qiáng)主要取決于前級(jí)泵產(chǎn)生H2 的趨勢(shì)。 H2 可能在機(jī)械泵滑片局部高溫的情況下來自前級(jí)泵油的分解，可以想到低摩擦速度比高摩擦速度，穩(wěn)定的油比不穩(wěn)定的油產(chǎn)生的H2 分壓強(qiáng)更低。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaoH2 壓

55、縮比約為100的渦輪分子泵具極低的總壓強(qiáng)（大部分為H2 ）在110-7 Pa以下，據(jù)此推出低速前級(jí)泵的H2 分壓強(qiáng)必定在110-5 Pa左右。對(duì)H2 以外的其他氣體，抽速傾斜的壓強(qiáng)非常低，以致難于測(cè)量。因?yàn)檫M(jìn)入泵的分子彼此無關(guān)，泵在極限壓強(qiáng)下，除H2 以外的氣體陸續(xù)有抽氣作用。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao分子量對(duì)抽速的影響，對(duì)于不同的氣體，平坦抽速不同，是由于分子量不同的氣體達(dá)到入口葉柵的流導(dǎo)不同，和傳輸幾率不同所致。除H2 以外的所有氣體，抽速大致是相同的。因?yàn)榱?/p>

56、導(dǎo)反比于分子量的平方根，而傳輸幾率大致正比于分子量的平方根。這兩個(gè)因數(shù)彼此趨于抵消。除H2 以外的所有氣體的抽速大致相同。在某些渦輪分子泵中，通過采用較大的前級(jí)泵，使H2 的抽速大大提高。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao渦輪分子泵速度的影響，最佳設(shè)計(jì)的渦輪分子泵的抽速大致正比于轉(zhuǎn)速。例如設(shè)計(jì)速度最佳，使渦輪分子泵運(yùn)行在許可的最高葉片頂端速度下，便可得到最大抽速。當(dāng)葉片速度增加時(shí)，泵所需的級(jí)數(shù)相應(yīng)減少，在過去的30年中，通用的渦輪分子泵的葉列頂部速度已經(jīng)從143 m/s增

57、加到374m/s，并且采用新型材料，加上設(shè)計(jì)優(yōu)化，使得N2 的何氏系數(shù)從0.05增至0.40，增加7倍?？墒棺畲蠛问舷禂?shù)為0.75。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao前級(jí)泵容量的影響，出口級(jí)處的壓強(qiáng)，主要由前級(jí)泵的容量控制，因此在過渡區(qū)內(nèi)，前級(jí)泵容量越大，渦輪分子泵的抽速越大，入口應(yīng)接近分子流狀態(tài)。在大約133 Pa的渦輪分子泵入口壓強(qiáng)下，所有各級(jí)的壓強(qiáng)高到量不出壓縮比來。在渦輪分子泵入口的有效抽速是前級(jí)泵的抽速，由于渦輪分子泵通道的阻抗使前級(jí)泵抽速略有下降。在過渡范圍

58、，大量氣體在葉柵上的摩擦阻力使馬達(dá)上形成摩擦扭矩，馬達(dá)扭矩越大，渦輪分子泵抽速越快，并擺脫過渡區(qū)就越快。如果無限地持續(xù)過載，泵的馬達(dá)便會(huì)過熱。過渡區(qū)入口壓強(qiáng)從133 Pa到10-1 Pa跨三個(gè)量級(jí)。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao當(dāng)前渦輪分子泵的結(jié)構(gòu)有立式與臥式之分。入口的氣流與旋轉(zhuǎn)軸平行的渦輪分子泵屬于立式的（圖7）；進(jìn)入氣流垂直于旋轉(zhuǎn)軸中心的渦輪分子泵屬于臥式的（圖8）。這種臥式泵，進(jìn)入氣體對(duì)稱分為兩半，直角轉(zhuǎn)向兩側(cè)分別進(jìn)入兩側(cè)相同的轉(zhuǎn)子定子葉柵中，由兩側(cè)氣流匯集于

59、共同的出口。這兩種形式的泵又稱單端泵和雙端泵。這兩種泵市場(chǎng)上均有出售。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China 圖7 典型的單端或立式泵Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, ChinaVacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao由于渦輪分子泵是高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械，

60、因此軸承是泵的關(guān)鍵部件。軸承有如下幾種： o（1）油潤滑軸承?，F(xiàn)在大部分渦輪分子泵轉(zhuǎn)子都用油潤滑軸承。因?yàn)檫@種軸承在轉(zhuǎn)子的排氣側(cè)，所以油蒸汽不會(huì)到達(dá)渦輪分子泵的入口。油通過軸上開的倒錐孔上油潤滑上、下軸承。在油循環(huán)的過程中，應(yīng)能控制加速、減速、全速運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速降低運(yùn)行或電源故障時(shí)的油量。o 轉(zhuǎn)子和軸承的溫度可能超過65。Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, Chinao通常，高于此溫度時(shí)油便開始分解，油溫度越高，則油中出現(xiàn)油泥或油呈膠狀的速率越快。因此，使用者應(yīng)充分了解工作條件的限制，以免