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常用真空泵的工作原理圖

日期: 2014-02-07

 真空泵要求從密封容器中高速高效地排除氣體,以達到產生,改善和維持真空的目的。其工作原理可以分為機械,物理和化學方式。根據要達到的真空度不同,常常需要2種以上的真空泵相組合。

   代表的真空泵

 

    1:旋轉式機械泵

    2:分子泵(TMP)

    3:離子泵

    4:Ti升華泵

    5:低溫泵

    曾經被廣泛使用的油擴散泵因為存在油氣蒸發的問題、現在已經很少被采用。

旋轉式機械泵

    以油封式真空泵為例加以介紹。

    構造:偏心軸轉子,固定翼,油。旋轉動力是電機。

     原理:轉子緊貼泵壁內側旋轉。固定翼隨之下移,轉子到達油面后,空氣被壓縮,壓縮后的空氣壓力高于外界大氣壓之后從排氣口排出。

   特征:

 

    排氣能力由壓縮比決定,可達0.1Pa程度。操作簡單??梢源喲篤棺刺縷舳?。油要蒸發。

    為了避免油或其它液體進入真空腔內,不用油或其它液體的干式真空泵正在成為主要的旋轉式機械泵。

旋轉式機械泵

 分子泵(TMP)

    構造:電機驅動的高速旋轉葉片,泵壁上固定的固定葉片。

    原理:每分鐘旋轉數萬次的高速旋轉葉片撞擊氣體分子,被撞擊的氣體分子碰撞到固定葉片后又被彈到下一個旋轉葉片上,最終被送到排氣口。旋轉葉片和固定葉片的方向相反,使分子難于逆行。這種排氣方式,排氣速度不因氣體種類而變。

    特征:

 

    不用油,工作環境清潔,可到達10-10Pa的真空度。排氣速度不受氣體種類影響。構造復雜,價格昂貴,高速旋轉,要注意安裝要求。有振動。需要和其它初段排氣泵組合。

分子泵
 

離子泵   

    構造:強磁鐵,蜂窩狀陽極,鈦(Ti)陰極。

    原理:通過濺射現象,使Ti離子化,Ti離子化學反應活性高。和氣體分子反應之后生成化合物。

一部分氣體分子也離子化之后向陰極加速,使陰極的Ti被濺射后,一部分離子進入陰極內部。

    特征:

    能達到超高真空(10-10Pa)

    需要和其它初段排氣泵組合。

    有一定壽命。

離子泵

Ti升華泵 

 

    構造:加熱電阻絲、Ti材料(線或球)。

    原理:通過加熱電阻絲,使Ti升華。因為Ti化學反應活性高、立刻和周圍的氣體分子反應而生成穩定的化合物。反應生成的化合物吸附在真空腔內壁上、從而達到降低氣壓的效果。如果升華后的Ti吸附在較大面積的內壁上、則產生巨大的排氣速度。比如1平方米的面積上吸附Ti原子的話、對氮氣而言、可達到24000升/s的排氣速度。 在壓力較高時(>10-3Pa)、排氣速度大大降低。因此需要和其他排氣泵組合使用。

    特征:

    排氣速度大。

    沒有運動部分,沒有振動。

    需要和其它初段排氣泵組合。

    有一定壽命。

低溫泵 

 

    構造:冷凍機、液態He。

    原理:利用氣體在超低溫表面凝結而達到排氣效果。

    特征:

    能達到超高真空(10-11Pa)

    排氣速度快。

    安裝方向不受限制。

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