扩散泵的原理.doc

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1、油扩散泵（见图7）是一种蒸气射流泵，当油蒸汽从伞形喷咀(如I级喷咀)以超音速喷出后，其速度逐渐增大，压力及密度逐渐降低，射流上边的被抽气体A因密度差要向蒸汽射流中扩散并被射流携带到水冷的泵壁处B，在B处，工作蒸汽大部分被冷凝成油滴沿泵壁流回到油锅中循环使用，而被抽气体在B处堆积、压缩，最后被下级射流携带走，以达到逐级压缩，最后被前级泵抽走。其工作极限真空度在10-2～10-5Pa范围内。应用在设备上的扩散泵工作范围在10-2～10-4Pa范围内。性能曲线见，见图8影响扩散泵性能的因素：①   扩散泵油蒸气的返流。a.泵壁表面油膜和油滴的蒸发。

2、b.喷嘴喷出的高速油蒸气流碰到泵壁后的反射。c.一级喷口表面的油膜及油滴的蒸发。d.喷口边缘高速油蒸气流的散射。e.室温下油沿泵壁向表面迁移。②   气体分子的反扩散。③   扩散泵油的裂化分解（油氧化没抽速）。④   清洗不干净的真空泵，污染物留在泵内并重复循环。针对以上原因，在使用油扩散泵过程中，增加了一些装置来防止上述现象的出现，真空系统上所加的冷阱就是为了防止扩散泵油蒸气的返流。加罗茨泵和双机械泵是为了减少扩散泵出气口的压力（≤40Pa）。尽量减少气体分子的反扩散。采用合格的扩散泵油是为了防止扩散泵油的裂化分解。油扩散泵性能曲线（图8

3、）扩散泵的维护与保养及常见问题的处理：①   扩散泵工作过程中冷却水必须保证畅通，停止加热后必须保证泵工作液已完全冷却后方可关闭冷却水。②   扩散泵停止工作时，泵内应保持真空状态，以免泵油劣化。③   被抽气体应是干燥、无腐蚀、无灰尘的气体。④   扩散泵如暂时不用，保管期间应保持真空状态，以免泵油污染和各零件腐蚀。并将冷却水套内的剩水吹净。保存场地的室温应在10℃～40℃之间。⑤   扩散泵在正常运行时如突然出现性能变坏，应先检查加热器是否正常。⑥   扩散泵在长期工作后，性能会逐渐变坏，应定期检修。a.泵油是否减少或氧化，按相应要求加油

4、或更换处理。b.零件及泵腔先用航空汽油清洗，然后用丝绸蘸乙醚或丙酮进行擦洗，并置于80℃～100℃温度下烘干或用电吹风吹干。c.处理完后，按顺序进行装配，保持泵芯与泵底垂直与泵腔同心，各级喷嘴间隙要按原要求调整好。在地球大气层任何地方造成真空要抽掉组成大气层的分子(主要为氮、氧、二氧化碳,以及常见的约150种污染物).分子的抽取一直要持续到获得预期基本的真空水平。抽取的过程在此后通常会继续以保持需要的真空水平进行工作。这项工作可能涉及电子显微镜、气相色谱－质谱(GC-MS)、表面分析、分子束系统、先进的材料焊接、大型真空炉，甚至模拟太空环境.

5、最常见的一种用于高真空应用的是油扩散真空泵(或者更正确地说、蒸气喷射泵)。油扩散真空泵是最早、最可靠的途径，在25°C能创造10-10Torr真空或更低。扩散泵的首次设计要追溯到1915年，发明者是IrvingLangmuir。原来是用水银扩散泵液，可以承受的温度提高了，但缺点是有毒。喷射泵的设计经过多年的改进和合成液体的进步使得更高程度的真空能够实现。虽然测量气压的单位众多，但Torr(陶而)却是最常用的。在海平面正常的大气压下，无液气压计的水银柱高29.92英寸，29.92英寸等于760毫米水银或760Torr。为了测量很高的真空下极低的

6、压力,也可使用微米(1000微米为1毫米)作单位，因此，真空扩散泵实现了10-3Torr真空也可以说已经到了1微米的真空。10-3Torr真空虽已大量抽取出大气分子，但实际上在这一水平上真空扩散泵刚开始运作。因为油扩散真空泵开始工作，内腔不能有完全的大气压。相反,一个辅助低真空机械泵(或前置真空泵)能够少量的抽压，它首先使油扩散真空泵内腔压力减至约10-3Torr。在此时,油扩散真空泵开始工作使真空水平保持在10-3和10-10Torr之间。由于真空扩散泵不能直接自排气压，机械辅助泵的使用能维持适当的排压条件。虽然在某些应用场合，他们已经被一

7、些更先进设计的产品替代，例如低温泵或离子泵，但真空扩散泵仍受青睐。因为他们有几个好处:他们有可靠的而简单的设计，运行无噪音振动，相对低廉的操作和维修。事实上，扩散泵仍然是最廉价的制造高真空环境的手段。这些泵也容许存在超过作业条件的活性粒子和气体。而这对其他类型的高真空泵则有很大的破坏作用。体积上，最小的只稍大于一个咖啡杯。最大的直径近一米，高两米。油扩散真空泵，采用不锈钢内腔并含有纵向叠加的锥形喷射口的内室。通常有三个喷射口内室其大小逐个减小,最大的在底部。在内腔的底部是一滩特殊的低蒸汽压油。油由内腔底部下设的电加热器加热煮沸，气化的油油向上

8、移，从各个内室的喷射口排出来。而水通过在内腔外壁的循环使内腔降温，从而避免热量外溢并维持其长时间的运转。之所以称它为扩散泵的唯一理由是，根据观察抽取气体的分子渗透进