真空获得及真空泵

1、l真空概念l真空获得与真空泵l真空测量真空单位Pa351010Pa131010Pa611010Pa1061010相对真空相对真空在标准状态下，气体分子密度n=31019个/cm3；1.3310-4Pa高真空下，T=293K时，n=3.21010个/cm3pkT22分子直径，p为压强，T为气体温度，k为玻耳兹曼常数。不同真空区域物理特性不同真空区域物理特性pMT22105 . 3M和T分别为气体分子的分子量和温度。 41anVM88RTmkTVaTorr610scm 214/1044分子14105TorrP1010Torr1110能够从密闭容器中排出气体或使容器中的气体分子数目不断减少的设备称为

2、真空泵真空泵。目前已经能够获得和测量从大气压力105Pa 到10-13Pa。在真空获得技术中，一种是通过某种机构的运动把气体直接从密闭容器中排出；另一种是通过物理、化学等方法将气体分子吸附或冷凝在低温表面上。工作过程：气体从入口进入转子和定子之间偏轴转子压缩空气并输送到出口气体在出口累积到一定压强，喷出到大气工作范围及特点：Atmosphere to 10-3 torr耐用，便宜油润滑，污染1.缺点：返油、振动缺点：返油、振动机械泵机械泵罗茨泵Roots pump隙缝不用油封，隙缝不用油封，转子较大转速，转子较大转速，无卡住危险。在无卡住危险。在一定压强范围有一定压强范围有相当大抽速。相当大抽

3、速。 气体分子被高速转动的涡轮气体分子被高速转动的涡轮片撞击，向出口运动片撞击，向出口运动 多级速度：多级速度：30,000-60,000 rpm. 转子的切向速度与分子运动转子的切向速度与分子运动速率相当速率相当 Atmosphere to 10-10 Torr 油，润滑油，电磁污染油，润滑油，电磁污染 是最常见的是最常见的 HV/UHV泵泵.q 优点优点 基本没有油的污染基本没有油的污染 启动和关闭很快启动和关闭很快 q 缺点缺点 噪声大，有振动。噪声大，有振动。 比较昂贵。比较昂贵。液氮冷却有很大表面积的分子筛Atm10-3 Torr (可以用两个泵交替工作)很容易饱和200 C 烘烤除

4、去吸附的气体简单便宜,无油污染冷凝泵 加热油从喷嘴喷出，气体分子与油分子碰撞，向出气口运动 需要水冷，前级泵 10-3 to 10-7 Torr (to 10-9 Torr，液氮冷阱)q 优点优点 耐用耐用 成本低，抽速快成本低，抽速快 无震动和声音无震动和声音q 缺点缺点 油污染油污染油扩散泵 极板间加高压极板间加高压 (5 kV) 电子螺旋运动电子螺旋运动 (longer path-length). 气体分子被电子离化，向阴气体分子被电子离化，向阴极运动极运动. 离子注入阴极离子注入阴极(Ti，Ta)，溅，溅射阴极材料射阴极材料. 溅射出的阴极材料与气体反溅射出的阴极材料与气体反应，沉积在

5、角落中或阳极上应，沉积在角落中或阳极上. 10-4 Torr to 10-11 Torr三极型离子泵提高对惰性气体的抽气效率q 优点 干净，无油污染 无运动部分，无振动，无噪音 低功耗，使用时间长q 缺点 对惰性气体效率低 每隔几年需要对阴极材料进行再生散热与气体压强相关加热丝的温度与气体压强相关用热偶测量加热丝的温度压强散热与气体压强相关加热丝的温度与气体压强相关加热丝的电阻与温度相关用平衡电桥测量加热丝的电阻压强热丝发射热电子热丝发射热电子热电子加速并电离气体，热电子加速并电离气体，离子被收集形成电流离子被收集形成电流电流与压强成正比电流与压强成正比1 x 10-9 Torr to 10-11 Torr 力学性能：力学性能：容易加工成型容易加工成型. 在所涉及的温度下能保持强度在所涉及的温度下能保持强度并能经受反复的升降温并能经受反复的升降温热学性能热学性能：高温下仍具有低蒸汽压高温下仍具有低蒸汽压 不同部分的