低溫冷凝泵的工作原理和分類
發(fā)布時間：2015年08月05日 09:14 閱讀：5986
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澤德
近年來,利用低溫技術(shù)來獲取真空發(fā)展很快。
低溫冷凝泵與濺射離子泵、鈦升華泵等其他表面吸附泵不同，其工作機理主要是物理性質(zhì)的吸附作用和低溫下的氣體冷凝作用。當(dāng)一個中性氣體分子打在一個低溫表面上時，將失去它的相當(dāng)大部分的動能而被表面的色散力(分子相互很近時，由于外層電子軌道受到干擾而產(chǎn)生的一種與分子極化能力有關(guān)的吸引力)所束縛。它任何氣體都可以在低溫或極低的溫度下被冷凝排除而得到極低的壓強。
低溫冷凝泵具有真空度高，抽速大，對大多數(shù)氣體無選擇性，形狀任意，高度清潔，工作壓強范圍廣，大流量和小流量都能勝任等優(yōu)點；但是價格高昂，維持費用高，設(shè)備復(fù)雜，使它的應(yīng)用受到限制。經(jīng)過多年努力，目前有些冷凝泵的造價已經(jīng)下降到可與渦輪分子泵和大型濺射離子泵差不多的水平。一般來說低溫冷凝泵可分為兩種類型：
一種是具有很大吸附面積的低溫吸附泵，通常是多孔性的吸附劑(如分子篩，活性氧化鋁，硅膠，活性碳等)疏松堆積或壓緊固定在金屬帶上。氣體在吸附劑表面的物理吸附恒溫線決定它在空間建立的平衡壓強。由于其吸附作用主要限于單分子層，所以吸附量與表面積成正比，也就是與吸附劑的數(shù)量成正比。這種低溫吸附泵作為粗抽泵，工作在液N2溫度下。如用作超高真空泵，多半工作在15—2lK范圍。但由于吸附劑的導(dǎo)熱率低，熱輻射吸收率高，它的極限壓強、抽速和排氣量受到了限制。當(dāng)超過某一臨界氣流值，泵會變得不穩(wěn)定，甚至不能應(yīng)用，而且清除冷凝吸附的氣體可能相當(dāng)困難。
另一種是氣體凝結(jié)在低溫金屬壁面上，形成固化凝結(jié)層的冷凝泵，氣體固化層的飽和蒸氣壓和周圍環(huán)境的溫度決定其平衡壓強。由于它可以冷凝多層分子，理論上它的排氣量是無限的，與表面孔性無關(guān)，只與表觀面積有關(guān)。冷凝泵可以克服低溫吸附泵前述的一些缺點，只是必須工作在更低的溫度下。
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