超高真空技术-气体捕集泵
turbo pump的工作原理
turbo pump的工作原理Turbo Pump的工作原理1. 引言Turbo Pump（涡轮泵）是一种常用于高真空和超高真空技术的维持真空状态的设备。
它通过旋转叶轮来抽取气体，实现了高效的真空抽取效果。
本文将介绍Turbo Pump的基本原理及其工作过程。
2. 原理概述Turbo Pump的工作原理基于涡轮动力学和流体力学原理。
它包含一个旋转的涡轮叶轮和一个固定的扩散器，通过不断加速和压缩气体来达到真空抽取的目的。
3. 涡轮叶轮涡轮叶轮作为Turbo Pump的核心部件，其结构紧凑而复杂。
涡轮叶轮通常由多个叶片制成，每个叶片都呈现出空气动力学的特性。
当气体经过时，涡轮叶轮开始旋转，并借助离心力将气体从底部吸入。
空气动力学效应涡轮叶轮的设计考虑了空气动力学效应，以最大化气体抽取效率。
叶片的形状和倾斜角度能够有效地引导气体流动，并产生很高的离心力。
这样一来，气体能够被抽取并加速到更高的速度。
4. 扩散器扩散器是Turbo Pump的另一个重要组成部分，用于将气体从涡轮叶轮的出口引导到真空室中。
扩散器的形状使气体逐渐扩散，从而降低其密度和压力。
这样，气体能够更容易地进入下一个真空阶段。
减压效应扩散器内部设计了一系列的窄缝和螺旋形道路，通过这些形状将气体的压力逐渐降低。
这种减压效应能够将气体从高压区域引导到低压区域，实现了气体的流动和抽取。
5. 压缩效应涡轮叶轮和扩散器之间形成的差压使得气体在旋转叶轮的作用下不断被压缩。
涡轮叶轮的高速旋转增加了气体分子碰撞的机会，从而使气体被压缩到更高的密度和压力。
压缩比率涡轮叶轮的旋转速度决定了气体的压缩比率。
较高的旋转速度意味着更大的离心力和更高的压缩效果。
因此，选择适当的旋转速度对于不同的应用非常重要。
6. 结论通过涡轮叶轮的旋转和扩散器的减压和压缩作用，Turbo Pump实现了高效的真空抽取。
理解Turbo Pump的工作原理对于优化真空系统和实现高真空环境非常重要。
真空系统常用词语及解释中英对照
真空系统常用词语及解释中英对照0001.1标准环境条件standardambientcondition:温度为20℃，相对湿度为65%，大气压力为:101325Pa=1013.25mbar=760Torr。
1.2气体的标准状态standardreferenceconditionsforgases:温度为0℃，压力为:101325Pa。
1.3压力(压强)ppressur e:气体分子从某一假想平面通过时，沿该平面的正法线方向的动量改变率，除以该平面面积或气体分子作用于其容器壁表面上的力的法向分量，除以该表面面积。
注:"压力"这一术语只适用于气体处于静止状态的压力或稳定流动时的静态压力。
1.4帕斯卡Papascal:国际单位制压力单位，1Pa=1N/m2。
1.5托Torrtorr:压力单位，1Torr=1/760atm。
1.6标准大气压atmstandardatmospher e:压力单位，1atm=101325Pa。
1.7毫巴mbarmillibar:压力单位，1mbar=102Pa。
1.8分压力partialpressur e:混合气体中某一组分的压力。
1.9全压力totalpressur e:混合气体中所有组分压力的总和。
1.10真空vacuum:在指定空间内，低于环境大气压力的气体状态。
1.11真空度degreeofvacuum:表示真空状态下气体的稀薄程度，通常用压力值来表示。
1.12真空区域rangesofvacuum:真空区域大致划分如下:真空区域压力PaTorr低真空105~102760~1中真空102~10-11~10-3高真空10-1~10-510-3~10-7超高真空〈10-5〈10-71.13气体gas:不受分子间相互作用力的约束且能自由地占据任意空间的物质。
汪:在真空技术中，"气体"一词不严格地应用于非可凝气体和蒸汽。
1.14非可凝气体non-condensablegas:在临界温度以上的气体，即单纯增加压力不能使其液化的气体。
超高真空工作原理
超高真空工作原理超高真空是指在约10^-6 Pa以下的极低气压下进行工作的一种状态。
在超高真空条件下，气体分子数非常稀少，气体压强几乎可以忽略不计，因此可以排除气体分子对实验、设备或工艺产生的影响，从而实现一些特殊的研究或应用。
超高真空工作原理主要包括两个方面的内容：真空的获得和维持、以及真空环境下的物理与化学性质。
一、真空的获得和维持在超高真空条件下，空气中的气压要远低于常压状态。
真空技术通常采用以下几种方式来实现超高真空获得和维持。
1. 抽气装置与泵浦技术真空系统中常使用抽气装置和泵浦技术来实现气体的抽除，从而降低气压。
常见的抽气装置包括机械泵、分子泵、离心泵等。
机械泵通过机械方式抽出大部分气体，分子泵则利用高速分子碰撞将气体分子抽出，离心泵则通过离心力将气体分子抽走。
这些泵浦技术的结合使用可以有效降低气压，实现真空。
2. 清洁和封闭系统超高真空要求系统的密封性非常好，以防止气体的泄漏。
因此，在真空系统设计和使用过程中，要注重材料的选择和处理，以及对系统的清洁和封闭工作的重视。
采用合适的材料可以防止气体穿透，并且经过良好的清洁和密封处理，可以减少气体泄露的可能性。
3. 辅助技术超高真空环境下，还需要一些辅助技术来维持真空的状态。
例如，加热技术可以通过加热材料驱除吸附在材料表面的气体分子；冷却技术可以将气体分子凝结或冷却到低温状态，进一步降低气压。
此外，还有灌注技术、气体慢泄技术等可以实现维持超高真空状态的辅助方法。
二、超高真空工况下物理与化学性质超高真空环境下，气体分子的数量非常稀少，因此气体分子间的相互作用相对较小，有许多特殊的物理和化学性质。
1. 到达平衡状态的时间延长在超高真空条件下，气体分子间的碰撞次数减少，相应的平衡状态的达到时间相对较长。
这使得部分实验需要更长的时间来进行，一些研究也因此变得更加复杂，需要更加耐心的探索和实验。
2. 电子运动的特殊性在超高真空环境下，电子受到气体分子的碰撞相对减少，其自由程增大，因此电子的运动更稳定、更顺畅。
真空抽气泵的分类
真空抽气泵的分类时间:2008-01-26 16:31:24 来源:网络收集作者:真空技术网整理按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即气体传输泵和气体捕集泵。
随着真空应用技术在生产和科学研究领域中对其应用压强范围的要求越来越宽，大多需要由几种真空泵组成真空抽气系统共同抽气后才能满足生产和科学研究过程的要求，因此选用不同类型真空泵组成的真空抽气机组进行抽气的情况较多。
为了方便起见，将这些泵按其工作原理或其结构特点进行一些具体的详细的分类是必要的。
现分述如下：一、气体传输泵气体传输泵是一种能使气体不断的吸入和排出，借以达到抽气目的的真空泵，这种泵基本上有两种类型：1）变容真空泵变容真空泵是利用泵腔容积的周期性变化来完成吸气和排气过程的一种真空泵。
气体在排出前被压缩。
这种泵分为往复式及旋转式两种：⑴往复真空泵：是利用泵腔内活塞做往复运动，将气体吸入、压缩并排出。
因此，又称为活塞式真空泵。
⑵旋转真空泵：是利用泵腔内活塞做旋转运动，将气体吸入，压缩并排出。
旋转真空泵又有如下几种型式：①油封式真空泵：它是利用油类密封各运动部件之间的间隙，减少有害空间的一种旋转变容真空泵。
这种泵通常带有气镇装置，故又称气镇式真空泵。
按其结构特点分为如下五种型式。
a)旋片式真空泵：转子以一定的偏心距装在泵壳内并与泵壳内表面的固定面靠近，在转子槽内装有两个（或两个以上）旋片，当转子旋转时旋片能沿其径向槽往复滑动且与泵壳内壁始终接触，此旋片随转子一起旋转，可将泵腔分成几个可变容积。
b）滑阀式真空泵：在偏心转子外部装有一个滑阀，转子旋转带动滑阀沿泵壳内壁滑动和滚动，滑阀上部的滑阀杆能在可摆动的滑阀导轨中滑动，而把泵腔分成两个可变容积。
c）定片式真空泵：在泵壳内装有一个与泵内表面靠近的偏心转子，泵壳上装有一个始终与转子表面接触的径向滑片，当转子旋转时，滑片能上、下滑动将泵腔分成两个可变容积。
d）余摆线式真空泵：在泵腔内偏心装有一个型线为余摆线的转子，它沿泵腔内壁转动并将泵腔分成两个可变容积。
真空泵的工作原理气体捕集泵 真空泵工作原理
真空泵的工作原理气体捕集泵真空泵工作原理这种泵是一种使气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上，从而减小了容器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵，有以下几种型式。
1、吸附泵它紧要依靠具有大表面的吸附剂（如多孔物质）的物理吸附作用来抽气的一种捕集式真空泵。
2、吸气剂泵它是一种利用吸气剂以化学结合方式捕获气体的真空泵。
吸气剂通常是以块状或沉积新鲜薄膜形式存在的金属或合金。
升华泵即属于这种型式。
3、吸气剂离子泵它是使被电离的气体通过电磁场或电场的作用吸附在有吸气材料的表面上，以达到抽气的目的。
它有如下几种型式。
（1）蒸发离子泵：泵内被电离的气体吸附在以间断或连续方式升华（或蒸发）而覆在泵内壁的吸气材料上，以实现抽气的一种真空泵。
（2）溅射离子泵：泵内被电离的气体吸附在由阴极连续溅射散出来的吸气材料上，以实现抽气目的的一种真空泵。
4、低温泵利用低温表面捕集气体的真空泵循环水式多用真空泵使用方法循环水式多用真空泵（循环液真空泵、试验用真空泵、碳素钢真空泵）是一种抽真空泵，紧要是供应真空条件，用于化工、制药、生化、食品、农药、农业工程、生物工程等很多行业。
在工业生产的很多工艺过程中，如蒸发、蒸馏、结晶、干燥、升华、过滤减压、脱气等，循环水式多用真空泵得到广泛的应用。
由于真空应用技术的飞跃进展，循环水式多用真空泵在抽真空获得方面一直被人们所重视。
循环水式多用真空泵使用方法:1、准备工作。
将本机平放于工作台上，首次使用时，打开水箱上盖注入清洁的凉水（亦可由防水软管加水），当水面即将升至水箱后面的溢水咀下高度时停止加水，重复开机可不再加水。
每星期至少更换一次水，如水质污染严重，使用率高，则需缩短更换水的时间，保持水箱中的水质清洁。
2、抽真空作业。
将需要抽真空的设备的抽气套管紧密套接于本机抽气咀上，关闭循环开关，接通电源，打开电源开关，即可开始抽真空作业，通过与抽气咀对应的真空表可察看真空度。
3、当本机需要长时间连续工作时，水箱内的水温将会上升，影响真空度，此时，可将防水软管与水源（自来水）接通，溢水咀作排水出口，适当掌控自来水流量，即可保持水箱的水温不升，是真空度稳定。
几种典型的超高真空系统图
几种典型的超高真空系统图
时间:2008-10-13 来源:真空技术网整理编辑:鬼马
由于原子能工业和火箭技术的发展，超高真空技术也得到迅速发展和应用。
其系统有如下几种。
①用扩散泵和钛泵并联为主泵，扩散泵单独串联前级机械泵的真空系统。
图17所示，称为钠灯超高真空封接炉的系统。
可以达到极限真空度为1.33×10-6Pa。
图17：钠灯封接用的超高真空系统图
②由扩散泵串联扩散泵(中间泵)，再串联机械泵的真空系统。
如图18，是一个超高真空系统和设备的结构图。
主泵是一个水银扩散泵，泵顶有冷却挡板和液氮冷阱，中间泵也是水银扩散泵。
在中间泵和前级机械泵之间设有油蒸气捕集器。
并设有各种单独的加热器，烘烤真空室和主泵顶部及捕集器。
该系统的特点是能获得超高真空，并能稳定工作。
图18：超高真空系统图
③主泵为分子泵串联机械泵的真空系统，该种超高真空系统，由于机械泵有油存在，需要在机械泵入口管道上设置捕集器冷凝油蒸气。
如果分子泵串联分子筛吸附泵(前级泵)，则构成了无油超高真空系统，该系统比较清洁。
④用钛泵或溅射离子泵做为主泵。
并联或串联分子筛吸附泵(做为预真空泵)，构成无油超高真空系统．如图19所示。
也可以用钛泵联接预真空机械泵，但此时机械泵的入口管道上要加油蒸气捕集器。
⑤用低温泵做为主泵，串联或并联分子筛吸附泵(预真空泵)，构成无油超高真空系统。
同样也可以用机械泵做为预真空泵，在机械泵入口管道上设置油蒸气捕集器。
超低温水汽捕集泵工作原理
超低温水汽捕集泵工作原理
——南京丰尚制冷机械有限公司在使用油扩散泵或分子泵的高真空环境中（10-1~10-5Pa）都存在着一定的残余气体，其中80%以上是水蒸汽、油蒸汽及其它高沸点的蒸汽。
由于水的分子量比氮气、氧气、二氧化碳等气体的分子量小，分子泵和油扩散泵对其抽空能力表现较差，所以水蒸气对抽真空的速度影响最大，从而使产品的产量和质量受到影响。
深冷水汽捕集泵则是解决以上问题的上佳选择。
深冷水汽捕集泵的工作原理：深冷机组将一段冷冻盘管（铜管或不锈钢管）制冷到-120℃以下，将冷冻盘管放置在真空系统中的任何部位，由于水蒸气的水分子呈无规则运到状态，最后撞击到盘管冷冻部位后，通过其表面的低温冷凝效应，被凝结成固体状态，水蒸气变成了固态冰，水分子不再进入真空系统中运动，这就达到了一种抽真空的效果，从而大大缩短抽真空的时间（可缩短30—60%的抽气时间），获得洁净的真空环境。
这种专门在真空系统中捕集水蒸气（或气体高沸点的气体）的设备被称之为“深冷水汽捕集泵”，它被广泛应用于真空镀膜、航天军工、卫生医疗等领域。
培训系列之7(杨乃恒)：高真空与超高真空获得设备
Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China
泵的实际抽速小于理论抽速，并与入口压
强有关。泵口在一个有限的工作压强范围 内工作，超过此范围抽速减少到零。目前 还没有一种泵能从大气压到超高真空的整 个压强范围内工作。如工作在高真空区域 内就称作高真空获得设备，或工作在超高 真空区域的就称超高真空获得设备。由于 工作压强范围不同就出现了各种不同的真 空获得设备。
Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China
普通型扩散泵与机械泵组成的机组可使 系统压强降到10-5Pa，即达到高真空状态。 改进型扩散泵与机械泵组成的机组，可使 系统压强降低到10-8Pa，即超高真空状态。 这说明一种泵有可能既是高真空获得设备， 又是超高真空获得设备。现代的离子泵、 升华泵、吸附泵和低温泵等，能使很大的 被抽系统抽到超高真空状态，且可以满足 不同气体种类的要求。 涡轮分子泵与机械泵的组合，既能获得高 真空也能非常迅速地抽到10-8Pa的超高真 空。 本节课介绍各种高真空泵和超高真空 泵的性能和使用规则
p2 exp( uL D) p1
1
Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China
式中下标1为被抽气体，2为抽气流体。由
此可知，较轻的气体压缩比是很低的。
M1 M 2 0.5 1 2 2 3 D ( RT ) ( ) 1/2 8(2 ) M 1M 2 2
超低温制冷技术：-135℃水汽捕集泵原理及用途
超低温制冷技术：-135℃水汽捕集泵原理及用途网站来源 行业B2B中国频道：制冷暖通------------------------------------------------------------------------------------------------------------------应用原理:在使用油扩散泵的高真空环境中都存在着一定的残余气体，80%以上是水蒸汽、油蒸汽及其它高沸点的蒸汽，但其抽除残余气体的能力低，时间长，而且所有残余气体还是工件的污染源，从而使产品的产量和质量受到影响。
深冷泵则是解决这类问题的上佳选择。
深冷泵的工作原理：将一个能到-120℃以下的制冷盘管，放置在真空室中或油扩散泵的泵口，通过其表面的低温冷凝效应，迅速捕集真空系统的残余气体。
从而大大缩短抽真空的时间（可缩短60-90%的抽气时间）、获得洁净的真空环境（真空度可提高半个数量级，达到10-8 Torr、10-5 Pa)。
在实际应用当中，根据所放的位置不同可以分为两类（见图）：1、水汽捕集器它的制冷盘管经常被安装在高阀与真空腔之间或真空腔内、卷绕镀膜上下室内等部位。
适用于塑料低温镀膜、卷绕镀膜等被镀膜材料放气量较大的场合。
盘管需要有加热除霜装置，使盘管每次开门之前恢复到常温，避免低温盘管从大气中吸收大量的水汽而结霜，影响下次抽真空。
2、低温冷阱放在油扩散泵的泵口，高阀以下，它主要功能是防止油扩散泵返油，同时也可以加快抽速、提高真空度。
由于系统处于真空状态，无需除霜装置。
根据需要,二者可以分别安装也可以同时安装.本公司研发生产的-135℃深冷水汽捕集泵，采用单台压缩机、自动复叠制冷方式、进口名牌压缩机及制冷配件、环保混合型制冷剂生产，替代液氮，节约成本。
具有制冷速度快、效率高、温度低、维护方便等特点，其性能指标在国内处于领先地位，达到甚至超过国际先进水平。
主要的性能特点1、快速吸附水、油蒸汽、可缩短排气时间60-90%；2、降温迅速，3分钟内制冷到-120℃，最低可到-150℃；3、2分钟热气除霜，迅速回温，5分钟可再降温;4、一台设备可设计两路负载输出；5、进口压缩机，环保混合型制冷剂;6、触摸屏+PLC=完善的自动化控制；7、具有两路负载入口和出口温度显示、本机温度显示；8、当待机温度到达后有指示灯提示，可以开始制冷；9、除霜温度自由设定；10、具有水温温度、排气温度显示；11、缺水、水温过高报警；12、压缩机排气过高、压力过高保护；13、电源断电、缺相报警；14、可本地、远程控制自由转换；15、RS485计算机数据接口，计算机可读取温度数据及控制。
超高真空技术工作原理
超高真空技术工作原理超高真空技术是一种在极低压力环境下实现材料表面、气体或液体中的无空气存在的技术。
它在许多领域中得到广泛应用，包括微电子、光电子、材料科学、空间技术等。
本文将详细介绍超高真空技术的工作原理。
一、超高真空技术概述超高真空技术是通过减少气体分子数密度来实现真空状态。
在超高真空环境中，气体分子的平均自由程远大于真空室尺寸，从而减少气体分子与物体表面的碰撞和吸附过程，达到减少杂质、提高纯度、防止氧化和腐蚀等目的。
二、超高真空技术的基本原理1. 抽气系统超高真空技术的关键在于有效地抽取气体分子。
这通常通过真空泵和各种辅助设备实现。
真空泵常用的有机械泵、扩散泵、离子泵和吸附泵等。
这些泵可以协同工作，形成一种有效的抽气系统，将气体从真空室中抽出。
2. 杂质处理除了通过抽气系统将气体抽出外，还需要对积附在表面的气体和气体分子进行清除，以达到更高的真空度。
这可以通过加热、电弧灼烧、电子轰击、化学反应和物理吸附等方式实现。
杂质处理的方法选择取决于所需的真空度和材料的特性。
3. 密封系统超高真空技术中的密封系统对于有效保持真空度至关重要。
它通常由法兰、密封垫和紧固件组成。
在超高真空环境中，密封系统必须耐受气压力差和温度变化，以保证系统的稳定性和安全性。
三、超高真空技术的应用领域1. 微电子领域超高真空技术在微电子领域扮演着重要角色。
在半导体器件的制造过程中，超高真空能够提供一个无尘、无气的环境，有效降低杂质的含量，提高器件的性能和可靠性。
2. 光电子领域光电子领域需要高纯度的材料和干净的表面。
超高真空技术可以用于薄膜沉积、材料表面处理和光学元件制造等方面，确保材料的高纯度和光学性能。
3. 材料科学领域超高真空技术在材料科学研究中起着重要作用。
通过控制真空状态下材料表面的物理和化学特性，研究人员可以对材料进行改性、表面处理和纳米尺度的制备和研究。
4. 空间技术领域在航天器的设计和制造过程中，超高真空技术可以有效地降低材料的重量、阻尼热扩散、减少腐蚀和气体释放等问题，提高航天器的性能和可靠性。
超高真空技术原理及其应用研究
超高真空技术原理及其应用研究超高真空技术（Ultra-High Vacuum，简称UHV）是指在10的负10次方帕（Pa）以下的高真空范围内进行科学研究和工程应用的一项重要技术。
该技术具有广泛的应用领域，包括材料科学、能源、电子器件、航空航天等。
本文将详细探讨超高真空技术的原理以及其在各领域中的应用研究。
一、超高真空技术原理超高真空技术的实现主要依赖于以下原理：1. 捕集技术超高真空系统中常用的捕集技术主要包括冷阱捕集、化学捕集和物理捕集。
其中，冷阱捕集是指通过降低温度使气体冷凝在表面上，实现气体分离的技术。
化学捕集则是利用化学反应将气体转化为易于捕集的化合物，而物理捕集则是通过吸附、扩散等方式进行。
这些捕集技术的结合使用有效地降低了系统中的气体压力。
2. 泵技术超高真空系统中常用的泵技术主要有机械泵、扩散泵和离子泵。
机械泵是通过机械运动将气体抽出的设备，扩散泵利用分子的扩散作用将气体抽出，而离子泵则是通过电场和磁场的作用将气体离子抽出。
这些泵技术的协同工作能够将气体压力进一步降低，达到超高真空条件。
3. 无气漂移无气漂移是指在超高真空系统中通过远离气体来源，减少气体扩散和漂移到研究对象的方式。
常用的措施有密封、隔离和屏蔽等。
二、超高真空技术的应用研究超高真空技术在各领域的应用研究具有重要意义。
1. 材料科学在材料科学领域，超高真空技术可用于材料的成分分析、表面形貌研究以及材料的生长和薄膜沉积等方面。
通过使用超高真空系统，可以减少外界杂质对材料性质的干扰，研究材料的内禀性质，实现高质量材料的制备。
2. 能源在能源领域，超高真空技术可以用于核聚变等相关研究。
核聚变是一种清洁高效的能源形式，而超高真空技术则能够提供理想的条件来研究和实现核聚变反应。
通过控制超高真空系统中的压力和温度等参数，科学家们可以更好地理解和掌握核聚变的原理和机制。
3. 电子器件在电子器件领域，超高真空技术可用于半导体器件的制造和表征等方面。
常用真空泵简介
❖ 气体在两个平行平面1、2之间运动，二平面速度分别为u1和 u2，运动方向为Ox。以为气体速度在Ox垂直方向上非常小 （vz=vy=0），在Oz和Oy方向，压强为常数。
11
❖文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
❖ 由板间低压气体输运性质可得
d 2vx dz 2
1
dp dx
（1-1）
— 动力黏性系数
u — 上表面速度，m / s 1
u — 下表面速度，m / s 2
— 内粘滞性系数，Pa s
（1-4）
14
❖文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
❖ 式（1-4）可看成两个单独旳流量旳和
Q
u 1
u 2
bhp
1
2
Q 2
bh 2
2
hp
6
1
dp dx
（1-5） （1-6）
15
❖文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
(1) 分子泵：牵引分子泵、涡轮分子泵和复合分子泵三大类。 (2) 喷射真空泵：水喷射泵、气体喷射泵和蒸汽喷射泵三大类 (3) 扩散泵：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
2
一、分子真空泵(Molecular Pump) ❖文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
3
1.1 概述
上使用。也可用来作为离子泵、升华泵、低温泵等气体捕集 超高真空泵旳前级预抽真空泵使用，这将取得更低旳极限压 力或更清洁旳无碳氢化合物旳真空环境。
38
1.5 复合分子泵(Compound molecular ❖文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。 pump)
39
❖文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
真空泵分类
真空泵分类按真空获得方法分类1、气体传输泵：是一种能使气体不断的吸入和排出，借以达到抽气目的的真空泵。
包括：液环真空泵（水环真空泵）、往复式真空泵、旋片式真空泵、定片式真空泵、滑阀式真空泵、余摆线真空泵、干式真空泵、罗茨真空泵、分子真空泵、牵引分子泵、水喷射真空泵、气体喷射泵、蒸汽喷射泵、扩散泵等。
2、气体捕集泵：是一种使气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上，从而减少了容器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵。
包括：吸附泵和低温泵等。
真空获得的方法气体输送：变容真空泵、动量传输真空泵变容真空泵：往复式（隔膜式、活塞式、旋片泵、定片泵）旋转式（液环泵、螺杆泵、油封泵、滑法泵、罗茨泵、蜗旋泵）动量传输真空泵：分子真空泵（牵引泵、涡轮泵、复合泵）喷射真空泵（水喷射真空泵、气体喷射泵、蒸汽喷射泵）扩散泵气体捕集：吸附泵、冷阱、低温泵、升华泵、分子筛吸附泵、溅射离子泵参见国标：GB 913-66 《泵分类及技术条件》按用途分类1、主泵：在真空系统中，用来获得所要求真空度的真空泵。
2、粗抽泵：从大气压开始降低系统的压力在其临界前级压力以下的真空泵。
3、前级泵：用来维持另一个泵的前级压力以下的真空泵。
4、维持泵：在真空系统中，当气体量很少，不能有效的利用主前级泵。
此时，可以利用容量较小的辅助前级泵来维持主泵工作或维持容器所需真空度。
5、粗/低真空泵：从大气压开始并用来获得地真空度的真空泵。
6、高真空泵：在高真空范围工作的真空泵。
7、超高真空泵：在超高真空范围工作的真空泵。
8、增压真空泵：安装在低真空和高真空泵之间，用来提高系统工作效率或降低前级泵容量要求的真空泵。
按真空泵适用范围分类：1、超高真空：涡轮分子泵、扩散泵、升华泵、溅射离子泵、低温泵2、高真空：旋片泵、滑阀泵、罗茨泵、爪形泵、蜗旋泵、扩散喷射泵、吸附泵3、中真空：膜片泵、液环泵、液体喷射泵、蒸汽喷漆泵4、低真空：活塞泵真空泵主要应用领域集中在石油、化工、制药、电子等行业的减压蒸发、结晶、蒸馏、升华、干燥、负压浓缩、脱水、化学反应吸收及真空输送物料等工艺，各种加工过程应用真空系统后可以节能降耗、加快反应速度、提高产品质量、增加经济效益，因此真空泵得到越来越广泛的应用，行业市场规模也迅速扩大。
物理仿真实验2—真空实验
一、实验简介 在真空实用技术中，真空的获得和测量是两个最重要的方面。 目前常用的真空获得设备主要有旋片式机械真空泵、油扩散泵、 涡轮分子泵、低温泵等；真空测量仪器主要有U型真空计、热传 导真空计、电离真空计等。 二、实验原理 1、真空的基本概念 (1)真空：低于一个大气压的气体状态。 自然真空：气压随海拔高度增加而减小，存在于宇宙空间。 人为真空：用真空泵抽掉容器中的气体。
*(2)高频电火花真空测定仪（自学）
5
*(3) 定容法测机械泵的有效抽速 设被抽容器的容积为V, 气体压强为p, 容器内的气体总量为pV。 令机械泵的有效抽速s, 则dt时间抽出的气体量等于气体总量的减 少，即 psdt Vdp 式中V是恒量，故有
dln p s V dt
由s的表达式可看出，随着气压p的降低，有效抽速s也越来越小， 达到极限压强时，即p不再变化时，有效抽速s为0。
2
2、真空的获得—真空泵 原理：如图所示，当泵工作后，形 成压差，p1 >p2，实现了抽气。
真空泵的分类
气体传输泵是一种能将气体不断地吸入并排出泵外以达到抽气 目的的真空泵，例如旋片机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。 气体捕集泵是一种使气体分子短期或永久吸附、凝结在泵内表 面的真空泵，例如分子筛吸附泵、钛升华泵、溅射离子泵、低 温泵和吸气剂泵。 自学真空泵的主要参数
1
(2)真空量度单位
1标准大气压=760mmHg=760Torr 1标准大气压=1.013×105 Pa 1Torr=133.3Pa (3)真空区域的划分 目前尚无统一规定，常见的划分为： 粗真空 低真空 高真空 超高真空 极高真空 105—103 Pa 103—10-1 Pa 10-1—10-6 Pa 10-6—10-10 Pa <10-10 Pa
真空泵抽取真空的方法
真空泵抽取真空的方法真空泵的工作原理可以分为气体捕集泵和气体传输泵两种类型，真空泵常见抽取真空技术可分为机械法和物理法。
一、机械法1、变容真空泵，是利用泵腔容积的周期变化来完成吸气和排气以达到抽气目的的。
这种泵分往复式、旋转式两种。
2、动量传输泵，它依靠高速旋转的叶片或高速射流，把动量传输给气体或气体分子，使气体连续不断地从泵的入口传输到出口。
分子真空泵水蒸汽喷射泵、扩散泵属于这一类。
二、物理法气体捕集式真空泵是一种使气体分子被吸附或凝结在泵内表面上的真空泵，有以下几种形式：1、吸附泵。
依靠具有大表面积的吸附剂(如多孔物质)的物理吸附作用来抽气的一种捕集式真空泵。
2、吸气剂泵。
它是一种利用吸气剂以化学方式捕获气体的真空泵。
吸气剂通常是以块状或沉积新鲜薄膜形式存在的金属或合金。
3、吸气剂离子泵。
它是使被电离的气体通过电场或电磁场的作用吸附在吸气材料的表面上，以达到抽气的目的。
它有如下两种形式。
a、蒸发离子泵：泵内被电离的气体吸附在以间断或连续方式升华(或蒸发)而覆在泵内壁的吸气材料上，以实现抽气的一种真空泵。
b、溅射离子泵：泵内被电离的气体吸附在由阴极连续溅散出来的吸气材料上以实现抽气目的的一种真空泵。
1.极限真空不高及其消除（1）油位太低，有较大排气声，可加入清洁的真空泵油。
（2）泵油为可凝性蒸汽所污染，可开气镇净化或更换新油。
（3）泵口外接管道、容器、测试仪表管道、接头等漏气。
大漏时，有大排气声，排气口有气排出，应找出漏气部位，进行消除。
（4）进气咀或气镇阀橡胶密封图装配不当，损坏或老化，应调整或更换。
（5）进油咀油孔堵塞，可拔出进油咀，疏通油孔。
（6）真空系统严重污染，包括容器、管道等，应予清洗。
（7）旋片弹簧折断，应予调换。
（8）旋片、泵身或盖磨损，间隙过大，应进行检查，修整或调换。
（9）泵温过高，应改善通风和冷却。
如所抽气体温度太高，应予先冷却后再进入泵内。
2.喷油（1）油位过高，可入出多余油量。
冷冻干燥技术中常用的真空泵
冷冻干燥技术中常用的真空泵真空泵真空泵按工作原理可分为气体传辅泵和气体捕集泵俩种。
前者不断吸人和排出气体．使泵端的压强低干容器压强。
容器的气体分子流向泵．从而实现真空。
后者是将气体吸或凝结在泵内．使容积内气体分子减少，实现真空。
这两种泵按具体结构不同又分成好多种．这里只简单介绍在冷冻干噪技术中常用的几种真空泵。
真空泵的主要参数真空泵的种类很多，其工作范围、条件、性能指标各不同．但主要的参数有三个：起始压强、抽气速率和极限真空。
起始压强（Pa）是指泵无损坏起动并有抽气作用的正常作的压强，如油封旋片式真空泵可以在大气压下启动，而扩散泵就必须在儿Pa左右才能启动。
抽气速率（立方每秒）即真空泵在规定条件工作时，在不引人气体正常工作情况下，趋向稳定的最低压强。
极限真空直接反映真空泵的质酱和整个真空系统的状态，是检验泵本身或真空系统的一个主要指标。
冷冻干燥技术中常用的真空泵根据真空泵的最佳工作范围，在真空冷冻技术中常用真空泵有油封机诫泵（如油封旋片式真空泵、滑阀泵等）、罗茨泵、蒸气喷射泵等．大路通（）给出了几种真空泵的最佳工作范围。
旋片泵常常单独使用或与扩散泵、罗茨泵组成机组，作为前级泵用，有单级旋片式真空泵和双级旋片式真空泵两种．双级故障率高，双级泵的极限真空一般可达到6*10-2Pa.单级旋片式真空泵只有一个工作室，它的工作原理图见旋片泵真空泵工作原理。
泵主要由定子、旋片和转子构成。
定子是一个内圆的缸腔．转子是直径小于定子内圆的柱体，偏心置于定子缸内并紧贴定子内壁，转子槽中装有两块旋片，两旋片由干弹簧弹力而紧贴于缸内壁从而把缸腔分成Ａ和Ｂ两部分，A为吸气室B为排气室。
当转子转动时，旋片把吸气室的体积扩大，压强降低，气体从吸气口被吸人A室，同时，把排气室B的气体压缩，当压强升到高于大气压时，气体就把排气阀顶开，排出缸外。
如此反复，被抽容器的压强就会越来越低，直到接近泵的极限真空。
单级旋片式真空泵在工业应用当中己得到广泛运用，现己在大路通真空泵厂量产，以下是大路通提供的单级旋片式真空泵大路通100真空泵详细技太参数。
真空技术
3、真空系统
真空泵机组是由机械泵、罗茨泵、分子泵串联组成，当 机械泵抽到600Pa时罗茨泵开始工作，当罗茨泵抽到2Pa 以下时，分子泵开始工作，真空室真空度为10-3Pa。
罗茨泵
分子泵
机 械 泵 真空机组图
4、真空测量
•4.1真空计
用于测量真空度，根据其工作原理可分为绝对真空计和 相对真空计。前者直接测量压强，如汞柱型真空计；后者不 能直接测量压强的数值，通过测量与压强有关的物理量，再 与绝对真空计相比较进行标定得到压强数值，如热偶真空计 、热阴极电离真空计。 由于各种真空计的工作原理和结构不同，以及与压强有 关的物理量和压强的关系，在一定的压强范围内才成立，因 此各种真空计都有不同的测量范围（量程）。
4.2.2按真空计测量原理分类 •a）直接测量真空计:
•（1）静态液位真空计。利用U型管两端液面差来测量压力。 •（2）弹性组件真空计。利用与真空相连容器表面受到压力作 用而产生弹性变形来测量压力值的大小。
•b）间接测量真空计:
压力为10-1Pa时，作用在1cm2表面上力只有10-5N。测量这样 小的力是困难的。但可根据低压下与气体压力有关的物理量的 变化来间接测量压力的变化。属于这类的真空计有如下几种。 •（1）热传导真空计。利用低压下气体热传导与压力有关这一 原理制成。常用的有电阻真空计和热偶真空计。
2.1机械泵
进气口 油窗 排气口 机械泵油 排气阀
2.1.1组成：在真空行业
中应用最多的机械泵为旋 片式机械泵（以下简称旋 片泵）。旋片泵主要结构 如左图。主要由进气口、 排气口、排气阀、定子、 转子、旋片、气镇阀、油 窗、机械泵油、电机等组 成。
转子
旋片 定子
单级旋片泵图
2.1.2机械泵工作原理：机械泵是应用最广泛的一种低
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
四、影响钛升华泵抽速的因素
主要由升华速率决定。若吸气面足够大，在 一定压强范围内，升华速率高，则泵的抽速 大。当然膜沉积速率与排气量要相称，否则 第一层钛膜吸气尚未饱和，第二层又覆盖上 去，即使升华率高，抽速也增大不了多少。 为了维持恒定的抽速，减少钛的消耗，需要 对升华速率进行调节。当真空度高时要把升 华速率降低。吸气面也是决定泵性能的重要 因素之一。吸气面越大，泵的抽速越大。但 泵口流导限制了泵的抽速。对室温下空气， 泵口最大流导是11.7L／cm2·s。
分子筛用量(g)；当 n>17 时，用(1)式计算抽速S，当
n<17 用(2)式计算S，系数K按表1选取。
n 2 4 6 8 10 14 17 K 1.75 2.85 3.35 3.65 3.75 3.99 4.0
四、分子筛吸附泵 在系统中的位置和作用
1）做主泵
2）做中介泵：吸附阱
真 空 室
主 泵
分 子 筛
机械泵
作用：防止油蒸汽进入真空室
3）做预抽泵：
把某一容器从大气压抽到一定真空度
概述：
钛升华泵
过渡族金属和难熔金属：钛（Ti）、锆 （Zr）、钽（Ta）、铌（Nb）、钼 （Mo）、钨（W）、钍（Th）、钙 （Ca）、钡（Ba）等在一定的温度范围
内对活性气体有很好的吸附和吸收功能
Ti： 化学性质稳定，不易燃烧爆炸、 易于加工、蒸发、价格便宜
超高真空技术
合肥工业大学 机械与汽车工程学院真空教研室
干蜀毅
气体捕集式真空泵
气体捕集式真空泵是一种 使气体分子被吸附或凝结 在泵内表面上的真空泵
气体传输泵：有来有去 气体捕集泵：有来无去
气体捕集泵种类
1.吸附泵，它是依靠具有大表面积的吸附剂(如多孔物质)的 物理吸附作用来抽气的一种捕集式真空泵。例如分子筛吸附 泵。
2.吸气剂泵，它是一种利用吸气剂以化学方式捕获气体的 真空泵。吸气剂通常是以块状或沉积新鲜薄膜形式存在的金 属或合金。例如钛升华泵和锆铝吸气泵属于这种类型。
3.吸气剂离子泵，它是使被电离的气体通过电场或电磁场 的作用吸附在吸气材料的表面上，以达到抽气目的的。它有 如下两种型式。
1)蒸发离子泵：泵内被电离的气体吸附在以间断或连续方 式升华(或蒸发)而覆在泵内壁的吸气材料上，以实现抽气的 一种真空泵。例如轨旋式离子泵(或称弹道式钛泵)。
钛升华泵的抽速估算公式：
20°C水冷却： S = 4.6D2
S = 6D2
液氮冷却： S = 6D2
S单位为L/s，D为泵直径，以cm做单位
5
溅射离子泵
溅射离子泵又称潘宁泵，它以 真空度为1Pa时的放电现象作为 理论依据，靠潘宁放电维持抽 气的一种无油清洁超高真空泵。 是目前抽惰性气体较好的真空 获得设备。
1、电阻加热式升华器：
产品
直接通电加热钛丝。常用两种结构。(1)缠绕钛丝式升华器：
将钛丝直接缠绕在钨杆或钽杆上，钨杆或钽杆通电加热到足 够高的温度，钛就不断升华出来。(2)钛钼丝式升华器：这种 升华器是将钛(85％)与钼(15％)冶炼成合金或将钛直接镀在钼
杆上，然后将钛钼丝直接通电加热，使钛不断升华
2、热传导加热式
由导热性能良好的 氧化铍陶瓷为芯， 内串以铼钨丝制成 的加热器。陶瓷芯 上先绕一层钼箔， 防止钛与氧化铍直 接接触起反应，避 免钛的加剧消耗。 钛带缠绕在钼箔上， 它们之间用氧化铪甘油浆涂敷。
3、辐射加热式升华器
这种升华器从 结构上将加热 源和升华源分 成两部分。利 用放在钛球内 的螺旋钨丝， 由电阻加热作 热源，利用辐 射加热钛球使 钛不断地升华
3、对H2的抽除：
溅射离子泵对各种气体的抽速比值 （以空气为参照）
气体种类 H2
抽速比 2.7
（二极泵）
气体种类 N2
重H2 CH4 油蒸汽 空气、CO、 CO2
1.9 1.5 1-1.6
1
O2 He Ar
Ne
抽速比 0.9~1 0.6 0.10 0.01
0.12
（二极泵）
6
溅射离子泵的改进
溅射 离子 泵几 种抽 气单 元排 列
四、溅射离子泵的型号及特点
1、型号：L-15， 3L-20 抽速系列：10，20，40，80，160， 320，480，640
2、极限压强：一般10-8Pa，最高10-10Pa 3、特点：清洁无油、真空度高、无噪声、 无振动、操作方便，使用可靠，长寿命；可 烘烤，不要制冷剂；离子泵工作是封闭系统， 不需要有连续工作的前级真空系统。但有磁 铁，体积大，成本高；对油蒸汽污染特别敏 感，连续抽30min油蒸气就会使泵起动困难。
2)溅射离子泵：泵内被电离的气体吸附在由阴极连续溅散 出来的吸气材料上以实现抽气目的的一种真空泵。
4．低温泵，它是利用低温表面捕集气体的真空泵。
分子筛吸附泵
分子筛吸附泵是利用分子筛作 为吸附剂的一种表面吸附泵。
一. 分子筛的结构及其抽气原理
分子筛是一种人工合成的沸石。其原料一般为白色晶体粉末， 粒度在1～10μm范围内。实际应用的粒状或球状的分子筛是 在原粉中加羊甘土作为粘接剂而加工成型的。成型后加热到 一定温度，脱出水分，分子筛晶体结构保持不变，同时形成 许多与外部相通的均一的微孔。当气体分子直径比此微孔直 径小时，可以进入孔的内部，从而使某些分子大小不同的物 质分开，起到筛分子的作用，故称之为分子筛。
2)在等离子体和核聚变研究中；
3)在高能物理研究中 ；
4)，在薄膜制备中；
5)在微电子学等领域。特别是随着小型制冷机的出现和发 展，闭循环小型制冷机低温泵将作为独立的真空获得设 备应用到各个工业领域。
三、低温泵的抽气原理与分类
低温泵的抽气原理----------低温冷凝
设法使某一固体表面温度足够低，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
二、.分子筛吸附泵的结构
分子筛吸附泵是利用分子筛在低温 下能大量吸气、在高温下又能将吸 附的气体释放出来的性质而设计的 一种真空泵。它是目前获得无油超 高真空较为理想的一种予抽泵
1、分子筛吸附泵的结构要求：
分子筛吸附泵要满足如下几个条件：
1)使分子筛能得到充分冷却； 2)使被抽气体易于深入分子筛内部； 3)节省液氮的消耗量； 4)易于对分子筛加热再生； 5)必须设置安全阀。
三、分子筛吸附泵的特性
1)极限压强：一般为10-2～10-3Pa。
2)吸附泵的抽速：分子筛吸附泵的抽速可用经验公式计
算。
S = 2.8×10-2A (L／S) (1) S = 6.6×10-3A·K (L／s) (2)
n = 4( W / A )
(3)
式中A为垂直于泵轴线的截面积(cm2)；K为系数；W为
7
一、低温泵的特点
1) 低温冷凝泵可以使除氦以外的气体冷凝戍固态，因 而能抽除水蒸气和油蒸气，获得清洁的真空。
2) 极限真空度高，可达10-t’Pa的极限真空。
3) 有非常大的抽速，低温冷凝泵和低温吸附泵组合在 一起，可以抽除各种气体(包括氨)。因此，适合在气 体负荷大，真空度要求高的场合应用。
4) 作为大容量的排气系统，占地面积少，电力消耗少。 5)有极大的灵活性， 可以做成插入式，用于无法布 置其它类型泵的场合。
一、结构
溅射离子泵主要由阳极、阴 极、磁场和电源四大部分组 成。根据阴极、阳极和电位 的不同，可以有好几种不同 结构，这里仅介绍最简单的 二极型溅射离子泵。
如图所示，阳极由多个不锈 钢圆筒(或四方格、六方格) 组成，放于两块由钛板组成 的阴极之间，磁场（6.4*104～ 2.4*105A/m）方向与阴极板 垂直，当阳极加上适当高压 (对阴极为正电位，3～7kv) 时，在阳极小室内产生放电， 这种放电在压强低于1Pa时 发生，放电可维持到很低的 压强。
离子泵产品（Penning Pump）
组合泵
通过钛升华泵与三 极型离子泵组合， 大大改善抽气性能， 实现以低廉的价格 获得高排气速度。
低温泵
低温泵是利用低温(低于100K)表 面冷凝和吸附气体来获得和保持 真空的泵。
发展历史：1874年 Tait Dewar提出；
1898年 Dewar 瓶， 20.4K LH2； 1908年 Onnes LHe, 4.2K 冷战时期：103～104 m3/s, 1974,苏联、USA同时推出； 1957，ENC/NASA
表面积决定了分子筛能大量吸气的特性。 根据化学组成和结构的不同，分子筛有许多种。常用的有
5A型分子筛，其内表面积为585m2／g；13X型分子筛，其内 表面积为520m2／g。这两种分子筛在1×lO-3～1×10-2Pa压强范 围内对氮吸附量较大。为提高分子筛在低压下的吸附量和吸
附速率，采用离子交换改性法得到了NaM和ZSM-5型分子筛， 其在10-4Pa范围内吸附量较高。在液态氮温度下，分子筛吸附 的气体体积为其自身体积的50～110倍。
3
一、钛升华泵 的工作原理
利用加热的方法 升华钛并使其沉 积在一个冷却的 表面上，对气体 进行薄膜吸附的 抽气装置，称为 钛升华泵。
钛升华泵的工作原理
二、钛升华泵的结构
钛升华泵可有三种类型，一种是单体泵， 用法兰与被抽容器联接；另一种是升华 器放入被抽容器中，被抽容器壁即为吸 气面；第三种是与其它泵组合，作成组 合泵。无论哪种类型，都必须有吸气面、 升华器和控制器三部分。吸气面主要是 泵体或各种壳体，控制器属于电控，升 华器的种类较多，这里介绍几种升华器 的结构
4
4、
电
产
子
品
轰
击
加
热
式
对升华器的要求：
• 能提供所需要的钛升华率； • 钛升华率易于调节，可连续或间断
地供应吸气剂； • 钛升华器本身出气少或易于去气； • 要有足够的工作寿命，即要有足够