真空获得俘获真空泵

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1、真空物理与技术第5章真空获得（俘获泵）俘获泵俘获机理将气体分子吸附到一个表面足够长的时间温度表面化学键表面有效表面--Capacity!!暴露表面增加面积化学选择--selectivepumping几乎所有的材料都可以吸附某种气体效率：有效表面吸附特种气体吸附材料大比表面积活性炭沸石(铝硅酸盐材料)(Linde5A,Linde13X)原子尺度的孔纳米介孔材料分子筛800squaremeters“effectivearea”percc.吸附泵沸石Squaremilesofsurfacearea冷却到液氮温度低温吸附和毛细吸附共同作用吸附泵吸附泵的再生吸附的气体去哪里了

2、??容量~10立方米吸附泵抽气特性筛温降低，可吸附分子增多吸附NeHe程度低于N2分子筛暴露空气中，氮分压大大低于氖和氦分压可被吸附的气体量和残余气体压强关系吸附泵抽气特性商品吸附泵工作在10-3-10-1升（工作室容积）/克（吸附剂）范围极限压强取决与室温下被吸附的氮数量抽除氧、氩、二氧化碳特别有效大气抽除以后的平衡压强空气成分吸附泵的使用吸附泵通常需要两个共同使用一个从大气开始抽气-粗真空一个可以达到高真空吸附泵小结优点干净无噪音没有气流没有电流缺点需要液氮选择性吸附饱和通常用在UHV系统中低温泵低温泵概述俘获泵低温抽气20K以下，绝大多数气体蒸汽压可以忽略不计

3、HeH2一个极冷的冰柜20K液He极限压强最低、抽速最大蒸汽特性抽气原理蒸汽特性要达到10-8Torr以下压强，必须使用LH2或LHe冷却LH2可以有效凝聚除He,Ne以及本身以外的一切气体但LH2用途不广，爆炸LN2可有效冷却H2O，CO2，但对Ar,O2无能为力LHe成本限制了其使用，但是温度最低的冷剂300元/L低温泵结构低温抽气阵列室温下，低温表面不能直接暴露气源辐射热负荷>冷凝热负荷低温表面需要不透光具有中间温度的挡板冷表面二级冷表面H2O蒸汽60KHe和H2抽除困难10K(difficult)He/H2吸附量有限注意保护第二级冷表面远离容易饱和气体远离热

4、负载无油冷却液He纯度（UltraPure)压缩机SimilartoarefrigeratorcyclebutdifferentCapacity抽气能力低温泵到底能吸附多少气体？取决于气体种类和泵的机械结构9000Torr.LH2---alotbutnotinfinite106Torr.LAr空气/水汽抽速与泵口分子入射率相关取决于吸附与脱附的平衡抽速Ablackholeforwatervapor气体吸气表面入射率逃逸率净抽速单位水蒸汽1级表面15015L/sec.cm2N22级表面上11.98.93L/sec.cm2H22级表面内部45396L/sec.cm2统计

5、数据10’’法兰盘低温泵10,000liter/secondH2O1700liters/secondAr4700literspersecondH22000literspersecondN2抽速和分子入射率、气体分子种类密切相关分类LHe贮槽式12LLHeS(H2)=4500L/s，200Day12LLHeS(H2)=27000L/s，200Day流程式封闭循环（体积庞大，多用于空间模拟）GHe闭环式He压缩机低温泵小结优点干净无油不因突然漏气而损坏抽速大HV，UHV10－9Torr接近无限大的吸气能力(除了He,H2)缺点存储了大量的气体热敏感和部分气体反应压缩机低

6、温泵和涡轮分子泵比较干净无油高真空泵现代半导体工业中广泛应用低温泵中等尺寸与气体反应贮存气体涡轮分子泵尺寸小与气体不反应抽除气体TypicallyineachapplicationsTypicallyinfilmdepositionapplications典型的低温泵系统升华泵化学清除p=nkT，压强正比于气体分子浓度化学清除蒸发化学活性金属与容器内气体发生化学反应，生成化合物收气剂（消气剂）蒸散式：依靠高温蒸散到别的元件上非蒸散式：适当温度下工作（少量蒸发）蒸散式收气剂小型电子管抽空到某一真空度后，除气玻璃除气温度(400-500C)下蒸汽压<1Pa高温，蒸散到管

7、壁很快蒸发，避免长时间高温烘烤电子元器件常温下自动收气饱和蒸汽压低于10-5Pa与气体化合能力强形成的化合物不易分解或被取代常见收气金属Mg,Ca,Ba,Al,La系金属主要用Ba或Ba合金（不会氧化中毒，也不会重新释气）非蒸散式收气剂某些场合不能用蒸散式收气剂高压：漏电大功率电子管：温度高，收气剂再蒸发微波电子管：增加了极见电容持续抽速->大的蒸发率：Ba,Ma层剥落常见非蒸散式收气剂锆价格贵，可能引起爆炸用锆铝合金代替钛升华泵Ti持续蒸发到冷壁上，构成相当抽气速率的泵钛丝蒸发器高温Ti机械强度太差钛丝、钼丝缠绕，通电加热空心钛钼合金球，内部白炽钨丝加热比抽速