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真空系统常用的低温泵有哪些-广东振华真空镀膜设备

低温冷冻泵通过加大冷冻吸附面可以获得很大的抽速,对于极高真空的获得几乎是不可少的抽气手段。由于它在真空系统中不使用含油工作液体是清洁的。冷冻泵抽气饱和以后通过周期性的再生手段便可以恢复抽气能力。目前低温泵在极高真空系统应用方面有以下几种:

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一、冷凝泵

当一个中性气体分子粘附到一个低温表面并失去运动动能,被束缚于表面之后,即认为它被冷凝。系统的平衡压力取决于液体(或固体)的蒸气压。蒸气压原则上与所冷凝的气体量无关,因此,在选择一个适当温度之后,冷凝泵的能力是不受限制的。只是当冷凝层增厚致使暴露的表面温度升高以后才限制了它的吸气。该类泵的优点是抽速大,在极高真空系统中不易饱和。若整个容器壁是冷冻壁的话也降低了壁的出气。缺点是对He、Ne、H等三相点低的气体来说,饱和蒸气压高,粘着系数小。克服这些缺点的办法之一就是降低冷面温度,因此便出现了绝对冷凝泵。

二、冷冻吸附泵

把吸气剂冷冻到低温下,发现其吸气量增大,吸附气体的粘着系数也增大。它比单独光滑金属面冷冻到同样低温下的吸气效果要好得多。通常把这种泵叫做冷冻吸附泵。众所周知,把分子筛冷冻到液氮温度下可以做清洁无油的前级真空泵。同样,假定把分子筛冷却到20K以下,在平板的冷冻面上能有效地抽除He、Ne、H₂。在20K下对氢的吸附概率为1,在5K下对氮也是1。把分子筛冷却到4.2K,用它抽氮是有效的。在10⁻⁵Pa-10⁻⁶Pa范围给出的吸附概率为0.7-0.9%。

一般地,在同一温度下,冷冻吸附泵比冷凝泵有更大的粘着概率。同一吸气剂在低温下比常温的粘着系数也大得多。在极高真空获得和应用中,冷冻吸附泵几乎是不可缺少的抽气手段。如果将整个容器内壁做成冷冻吸附泵,就可以近似空间分子沉环境,极高真空的应用之一也就是获得一个分子沉的环境,减少器壁放出的气体返回到实验物的概率。

三、深冷霜吸附泵

利用比较容易凝固的气体冷冻成霜层,在低温下把冷冻的气体抽去的泵叫深冷霜吸附泵。若固化层很慢地生长,可以得到一个微孔表面,Yuferor和Kobzegv已经在2K-4.2K下用冷凝霜抽氮。

四、催化吸气泵

村上利用催化反应的原理,提出把残余气体中的氢、氧化成水蒸气再予以排除。排除氢的泵是由一个冷到液氮温度下的阱和反应器组成。在反应容器中高温的铢丝和忆丝上的氢气解离成原子态氢,和氧化亚铜表面作用生成水蒸气。水蒸气由液氮阱捕获,使压的分压变得很低。对比的抽速是和丝的表面积压的解离概率以及原子态氢和氧化亚铜的反应概率的乘积成比例。当然这种泵必须和其它泵(如扩散泵、溅射离子泵、冷冻泵等)组合使用。用化学催化机理制做吸气泵是应该注意的方向,特别是在极高真空范围更有现实意义。有人提出了一个5000L/s的催化泵的设计方案。它的缺点是高温灯丝的存在限制了极限压力的降低。抽速也不易做得很大。