以低溫泵為主泵的真空檢漏系統(tǒng)分析

1、以低溫泵為主泵的真空檢漏系統(tǒng)分析 由于分子泵對(duì)氦氣有較大抽速，因此在真空檢漏系統(tǒng)中通常用分子泵作為主泵，但當(dāng)檢漏容器很大時(shí)需要大量分子泵。低溫泵具有清潔無油、抽速大的優(yōu)點(diǎn)，如果在檢漏系統(tǒng)中能夠采用低溫泵作為主泵，可以大大減少真空泵數(shù)量。本文對(duì)以低溫泵為主泵的真空檢漏系統(tǒng)開展了實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象開展了分析。研究結(jié)果說明，低溫泵可以有效提高檢漏系統(tǒng)的工作真空度，對(duì)檢漏系統(tǒng)的有效靈敏度影響很小，但以低溫泵為主泵的檢漏系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間比以分子泵為主泵的檢漏系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間長。 為了提高衛(wèi)星總漏率測(cè)試靈敏度，需要將衛(wèi)星放入專用的大型檢漏容器中采用真空質(zhì)譜檢漏方法開展檢漏。由于低溫泵具有清潔無油、抽速大的優(yōu)

2、點(diǎn)，大型真空容器的抽氣系統(tǒng)通常采用低溫泵作為主泵，但低溫泵對(duì)氦氣的抽速小，故在檢漏系統(tǒng)中通常使用對(duì)氦氣抽速較大的分子泵作為主泵。低溫泵對(duì)空氣抽速大，如果在衛(wèi)星檢漏系統(tǒng)中采用低溫泵作主泵，可以減少泵的數(shù)量，節(jié)約投資，本文對(duì)以低溫泵為主泵的真空檢漏系統(tǒng)開展了研究。 1、實(shí)驗(yàn)研究 利用KFTA 空間環(huán)境模擬設(shè)備開展了以低溫泵為主泵的真空檢漏系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究。KFTA 設(shè)備主要用于衛(wèi)星部組件熱真空實(shí)驗(yàn)，容器尺寸為1400 mm3000 mm，真空系統(tǒng)主泵為500 低溫泵，其對(duì)氮?dú)獾拿x抽速為10500 L/s，配有一臺(tái)200 復(fù)合分子泵，其對(duì)氮?dú)獾拿x抽速為1200 L/s，兩臺(tái)抽速為30 L/s 的干泵

3、作為粗抽泵，同時(shí)作為分子泵的前級(jí)泵，氦質(zhì)譜檢漏儀接在干泵和分子泵之間的管路上。KFTA 設(shè)備的原理如圖1 所示。 圖1 KFTA 空間環(huán)境模擬設(shè)備原理 1.1、系統(tǒng)靈敏度的校準(zhǔn) 利用標(biāo)準(zhǔn)漏孔，分別在分子泵單獨(dú)抽氣和低溫泵與分子泵共同抽氣兩種工況下標(biāo)定系統(tǒng)有效靈敏度。在兩種工況下，系統(tǒng)抽到穩(wěn)定的真空度后氣體載荷很小，用檢漏儀作為分子泵前級(jí)完全可以保證分子泵正常運(yùn)行，因此在標(biāo)定系統(tǒng)靈敏度過程中關(guān)閉兩個(gè)干泵入口閥門。 用低溫泵與分子泵共同抽氣，容器到達(dá)的真空度為2.610-3Pa，此時(shí)檢漏儀輸出的本底信號(hào)為1.010-9Pam3/s， 關(guān)閉500 閥門保持200 閥門開啟， 容器的真空度變?yōu)?.71

4、0-3 Pam3/s，檢漏儀輸出的本底信號(hào)為9.110-10 Pam3/s。實(shí)驗(yàn)說明低溫泵的引入可以有效提高容器的真空度，但對(duì)本底信號(hào)幾乎沒有影響，即低溫泵對(duì)氦氣的分流作用很小。 檢漏系統(tǒng)的有效靈敏度可按下式計(jì)算1 式中Qemin 系統(tǒng)有效檢漏靈敏度，Pam3/s In 本底噪聲 I 標(biāo)準(zhǔn)漏孔的反應(yīng)值 I0 本底信號(hào) Q0 標(biāo)準(zhǔn)漏孔標(biāo)稱值，Pam3/s 分子泵單獨(dú)抽氣和低溫泵與分子泵共同抽氣兩種工況下分別采用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)漏孔開展標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表1 和表2 所示。 表1 分子泵低溫泵共同抽氣數(shù)據(jù) 表2 分子泵單獨(dú)抽氣數(shù)據(jù) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，引入低溫泵后，容器真空度有顯著提高，但低溫泵對(duì)容器本底幾乎沒有影響，低溫泵對(duì)系統(tǒng)的有效檢漏靈敏度幾乎沒有影響。 3、結(jié)論 根據(jù)本文的研究可以得出結(jié)論，以低溫泵為主泵的檢漏系統(tǒng)中，低溫泵對(duì)氦氣的分流很小，因此低溫泵的