涡轮分子泵(turbinemolecularpump)
由转子和定子组成,在转子上安有动轮叶,在定子上安有静轮叶,动静轮叶相间安排,在轮叶上装有许多斜置的叶片。按照动量传输的原理,碰撞到高速旋转的动轮叶叶片上的分子,在离开该表面时就获得了与表面速率相近的切向速率。在动轮叶不断的旋转下,形成气体从一方抽到另一方的抽气效果,具有一定的抽速。分子泵正常工作需小于10-2Torr的前置压强,经充分除气后的分子泵可获得10-10Torr的超高真空。由于动轮叶工作时处于高速旋转状态,所以它不能在磁场中工作。
分子筛吸附泵(molecularsieveabsorbingpump)
利用分子筛在低温下的物理吸附作用进行抽气的泵。
分子筛是一种复杂的硅铝酸物晶体,其通式为[xM2/n. • Al2O3• ySiO2] • mH2O,其中M为碱金属离子,n是它的价数。在加热的同时抽空脱去结晶水后,晶体的物理结构没有变化,结果成为具有很大内表面的蜂窝状结构。其表面积一般在600mg左右,它被液氮冷却到液氮温度时就大量的吸气,产生抽气的效果,可作为其他高真空泵的前级泵,能获得洁净的真空。
扩散泵(diffusionpump)
泵中有一股高速定向喷射的蒸气流,气体扩散进入蒸气流便被带往前方,达到抽气目的的泵称为扩散泵,是获得高真空的有效抽机。
蒸气流由工作液体加热转化而来,工作液体有汞和扩散泵油两类。泵底部为蒸发
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器,内贮有扩散泵油。上部为进气口,右侧旁管为出气口,在工作时出气口处由机械泵提供前置真空,当油被加热时,产生的油蒸气沿着导流管经伞形喷嘴向下喷出,因喷嘴外面有机械泵提供的真空,故油蒸气流可喷出一长段距离,构成一个向出气口方向运动的射流。射流最后碰上有冷却水冷却的器壁时,凝结为液体而流回蒸发器形成循环。
由进气口进入泵内的气体分子,一旦落入蒸气流中,便获得向下运动的动量而往下飞去。由于射流具有高速、高密度及高分子量,故能有效地带走气体分子,所以在射流的界面以内气体分子浓度很小,气体在界面两边形成很大的浓度差,使被抽气体不断地向射流内扩散并被带向出口处。在那里被机械泵抽走,而获得高真空。由计算可得理论上泵的单位面积的抽速为`S=\\frac{bar(V)}{4}\\frac{1}{1 \\frac{bar(V)}{4W}}`,其中$bar(V)$为气体分子的热运动平均速度,W为蒸气流分子的速度。
机械泵(mechanicalpump)
应用机械的方法周期性地改变泵内吸气空腔的容积,使被抽容器中气体不断膨胀从而被抽走的泵称为机械真空泵。
目前最通用的旋片式机械泵如图所示,泵内有一圆柱形空腔,空腔上装着进气管道和出气阀门,空腔内有一偏心安装的圆柱形转子,转子的顶端保持与空腔壁相接触,转子上开有两个槽,槽内安放两旋片,旋片间有一弹簧,于是当转子旋转时,两旋片的顶端始终沿着腔的内壁滑动。整个空腔是放在油箱内的。在旋转过程中⑴表示正在吸气;⑵表示吸气截止;⑶表示吸气空腔另一次吸气,排气空腔
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继续压缩;⑷表示排气空腔内的气体已被压缩到压力大于一个大气压,冲开排气阀而逸出到大气中。这样循环往复,气体就不断的排出而完成了抽气的作用。
低温泵(cryopump)
用低温表面冷凝气体以达到抽气目的的泵称为低温泵。空气是由多种气体混合的混合气体,各组分都有它与温度对应的饱和蒸气压。当温度降到20K时,除了氖、氢、氦三种组分外其他组分的饱和蒸气压都降到10-10托以下,这时可获得1.2×10-2托的真空。温度降到4.2K时,只剩下氦未冷凝,真空度可达5×10-5托。它可获得没有油气污染的洁净的真空空间。由于泵的冷表面可以直接放入需抽真空的空间,甚至是真空空间的一个组成部分,所以它不需用管道连接,冷凝板的面积可做得很大,具有很大的抽气速率,是一般的扩散泵难以达到的。
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