涡轮分子泵
涡轮分子泵是利用高速旋转的动叶轮将动量传给气体分子,使气体产生定向流动而抽气的真空泵。
涡轮分子泵的优点是启动快,能抗各种射线的照射,耐大气冲击,无气体存储和解吸效应,无油蒸气污染或污染很少,能获得清洁的超高真空。涡轮分子泵广泛用于高能加速器、可控热核反应装置、重粒子加速器以及真空镀膜等需要获得高真空度制造工艺中。
中文名;涡轮分子泵
外文名:turbomolecular pump
所属类别:真空泵
原 理:利用动叶轮让气体产生定向流动
工 艺:高真空度制造工艺
目录
性能特点
性能
泵的排气压力与进气压力之比称为压缩比。压缩比除与泵的级数和转速有关外,还与气体种类有关。分子量大的气体有高的压缩比。对氮(或空气)的压缩比为108~109;对氢为102~104;对分子量大的气体如油蒸气则大于1010。
泵的极限压力为10-9Pa,工作压力范围为10-1~10-8Pa,抽气速率为几十到几千升每秒(1L=10-3m3)。
涡轮分子泵必须在分子流状态(气体分子的平均自由程远大于导管截面最大尺寸的流态)下工作才能显示出它的优越性,因此要求配有工作压力为1~10-2Pa的前级真空泵。
分子泵本身由转速为10000~60000转/分的中频电动机直联驱动。
特点
抽速大、无油、启动快、无油污染、维护简单
工作范围:清洁的低真空~中、高真空,大气~超高真空
极限真空:10-6/ 10-10torr
缺点:结构复杂、对轴承耐磨程度要求高、制造成本高 [1]
结构组成
涡轮分子泵主要由泵体、带叶片的转子(即动叶轮)、静叶轮和驱动系统等组成。
工作原理
主要有立式和卧式两种。
动叶轮外缘的线速度高达气体分子热运动的速度(一般为150~400米/秒)。单个叶轮的压缩比很小,涡轮分子泵要由十多个动叶轮和静叶轮组成。动叶轮和静叶轮交替排列。动、静叶轮几何尺寸基本相同,但叶片倾斜角相反。每两个动叶轮之间装一个静叶轮。静叶轮外缘用环固定并使动、静叶轮间保持1毫米左右的间隙,动叶轮可在静叶轮间自由旋转。
图3为一个动叶片的工作示意图。在运动叶片两侧的气体分子呈漫散射。在叶轮左侧(图3a),当气体分子到达A点附近时,在角度α1内反射的气体分子回到左侧;在角度β1内反射的气体分子一部分回到左侧,另一部分穿过叶片到达右侧;在角度γ1内反射的气体分子将直接穿过叶片到达右侧。同理,在叶轮右侧(图3b),当气体分子入射到B点附近时,在α2角度内反射的气体分子将返回右侧;在β2角度内反射的气体分子一部分到达左侧,另一部分返回右侧;在γ2角度内反射的气体分子穿过叶片到达左侧。倾斜叶片的运动使气体分子从左侧穿过叶片到达右侧,比从右侧穿过叶片到达左侧的几率大得多。叶轮连续旋转,气体分子便不断地由左侧流向右侧,从而产生抽气作用。