真空获得设备讲义

利用低温表面上的吸附剂和打在其上的 气体分子发生吸附而达到抽气作用的泵叫作 低温吸附泵。根据所用吸附剂不同，又可分 为三种类型：1)非金属吸附剂泵：以活性炭、 分子筛等为吸附剂。2)金属吸附剂泵：以蒸 发或升华在冷面上的钛、钽、铝等金属或其 合金为吸气剂。3)气体霜也有类似吸附剂一 样的吸气作用，象二氧化碳、水蒸汽等易冷 凝的气体，在低温表面上凝结的同时，将不 易冷淀的气体(如氦)也一起埋葬或吸附抽除。
低温泵的主要特点有： ·与相同口径的其他泵比较，低温泵 具有最大的抽速。对水蒸气抽速极大。 ·无碳氢化合物的污染，可以用来Baidu Nhomakorabea 生洁净的高真和超高真空。 ·在泵体内没有任何运动部件，因此 承受大气流的冲击、粉尘和颗粒及来自 系统的震动。
问题三：怎样去除被冷凝吸附 的气体，需要注意什么？
逐级加热！
低 温 泵
• 低温泵是利用低温，表面冷凝和吸附气体 来获得和保持真空的泵。
北方的冬天，在玻璃窗上常结一层 霜，这就是低温抽气作用。水蒸汽凝结 在零度以下的玻璃表面上，使空气中水 蒸汽的分压强降低了，达到了抽除水蒸 汽的目的。同理，如果设法使某一固体 表面温度足够低，使其低于空气中主要 气体成分的饱和蒸汽压温度，空气中大 部份气体被凝结，达到了抽真空的目的。 按这种原理抽真空的泵叫低温冷凝 泵。低温泵的极限真空度可达l0-3Pa。
2). 分子泵的转子叶片必须具有与气体分子速度相 近的线速度。最大速度可达音速的6倍。极限真空 可达10－9Pa。具有这样的高速度才能使气体分子 与动叶片相碰撞后改变随机散射的特性而作定向运 动。 所以分子泵的转速越高，对提高分子泵的抽速 越有利。 问题二：哪一种气体分子最难抽？为什么？
氢气！
实践表明，对不同分子量的气体分子其速度越 大，泵抽除越困难。例： H2 在空气中含量甚徽， 但由于 H2 分子具有很大的运动速度 ( 最可几速度 为 1557m /s) ，所以分子泵对 H2 的抽吸困难。通 过对极限真空中残余气体的分析，可发现氢气比重 可达 85 ％，而分子量较大，而运动速度慢的油分 子所占的比重几乎为零。这就是分子泵对油蒸气等 高分子量的气体的压缩比很高，抽吸效果好的原因。
螺 杆 泵
螺杆泵其实有上百年的历史，说不 上是前沿技术。但用作真空泵，尤 其是半导体加工生产线上，有很多 独特的挑战。
• 螺杆式无油机械真空泵是利用齿轮传动同步反向 旋转的相互啮合而不接触的左螺杆与右螺杆作高 速转动，利用泵壳和相互啮合的螺旋将螺旋槽分 隔成多个空间、形成多个级，气体在相等的各个 槽内 ( 柱形等螺距 ) 进行传输运动，但无压缩， 只有螺杆最末端的螺旋结构对气体有压缩作用。 螺杆的各级间可形成压力梯度，以分散压差和提 高压缩比。各部间隙和泵转速对泵的性能有很大 影响。在设计螺杆各部的间隙时，要考虑膨胀、 加工及装配精度和工作环境 ( 如抽除含粉尘气体 等 ) 等。该泵与罗茨真空泵一样不设排气阀。
螺杆泵为两根螺杆由一对定时齿轮 同步带动啮合，齿间间隙很小，但又不 接触，因而可产生较高真空，极限真空 可达0.8Pa。又不容易磨损。 最大特点是因为齿间间隙均匀，可 以抽带水汽，硬质颗粒等的气体。 问题一：大家都认为螺杆泵的设计 中，什么最重要呢？
主要是线型！
因为螺杆泵的密封，最重要的是螺 杆之间，主要靠加工精度和线型保证。 当然其它因素如轴承、密封，工艺 兼容性、振动与噪音，自动控制等也很 重要。
目前，真空行业使用的大多数机械真空泵都是用油、 水或其它聚合物等流体充当泵的工作介质，在泵内起冷却、 密封、润滑等多种作用。随着科学技术的发展以及真空应 用领域的扩大，原有的机械真空泵及其组成的抽气系统出 现了两个急需解决问题： 一是泵的工作介质返流污染被抽容器，而这种返流在 许多情况下影响产品的质量、数量，增加设备的维护成本。 其次，由于某些工艺过程中的反应物质使真空泵内 的介质严重变质，使泵不能正常工作。对于普通的无油真 空系统来说，虽然可用油封式真空泵加上冷阱或吸附阱之 类附件来防止返流，但不能彻底解决问题，而且使系统显 得复杂。而使用适当型式的干式机械真空泵，则可以达到 理想的使用效果。
涡轮分子泵
涡轮分子泵是由一系列的动、 静相间的叶轮相互配合组成。每个 叶轮上的叶片与叶轮水平面倾斜成 一定角度。动片与定片倾角方向相 反。主轴带动叶轮在静止的定叶片 之问高速旋转，高速旋转的叶轮将 动量传递给气体分子使其产生定向 运动。从而实现抽气目的。
分子泵输送气体应满足二个必要条件：
1). 涡轮分子泵必须在分子流状态下工作。因为当将一定 容积的容器中所含气体的压力降低时，其中气体分子的平 均自由程则随之增加。在常压下空气分子的平均自由程只 有 0.06 µm ，即平均看一个气体分子只要在空间运动 0.06 µm ，就可能与第二个气体分子相碰。 而在 1.3Pa 时，分子间平均自由程可达 4.4mm 。若 平均自由程增加到大于容器壁间的距离时，气体分子与器 壁的碰撞机会将大于气体分子之间的碰撞机会。在分子流 范围内，气体分子的平均自由程长度远大于分子泵叶片之 间的间距。当器壁由不动的定子叶片与运动着的转子叶片 组成时，气体分子就会较多地射向转子和定子叶片，为形 成气体分子的定向运动打下基础。
升温时温度应逐级升高， 气体依次排出，避免危险性气 体同时释放时产生的爆炸（如 H2 和 O2 ）