主题:【转帖】真空分子泵简介

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雾非雾
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涡轮分子泵的作用
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、重粒子加速器和高级电子器件制造等方面。

分子泵的结构
1958年,联邦德国的W.贝克首次提出有实用价值的涡轮分子泵,以后相继出现了各种不同结构的分子泵,主要有立式和卧式两种。
图1 为立式涡轮分子泵Pfeiffer TPU 150 的结构图。

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。是由多级叶列串联,即按动片、定片、动片、……次序交替排列的。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。
20个动叶轮组成的整体式转子。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。



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雾非雾
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气体分子在与高速运动的分子泵叶片的碰撞过程中得到加速

在运动叶片两侧的气体分子呈漫散射。。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。

分子泵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10-9帕,工作压力范围为10-1~10-8帕,抽气速率为几十到几千升每秒(1升=10-33)。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1~10-2帕的前级真空泵。分子泵本身由转速为10000~100000转/分的中频电动机直联驱动。
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雾非雾
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我们用的岛津GCMS质谱上用的Pfeiffer TMH 262前级分子涡轮泵
xydell
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谢谢分享。还有个问题想问一下,不知道涡轮分子泵对不同的物质是不是抽真空的快慢不一样?好像与气体相比,水就比较难抽。那氮气和氦气哪个更容易被抽走啊?
malditofms
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cdwjzk
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水比较难抽  氮气 要好抽些  因为它比重较大    我们公司的分子泵是  国内抽速最大且唯一可现场更换轴承的分子泵    成都无极真空科技有限公司
ace003
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原文由 xydell 发表:
谢谢分享。还有个问题想问一下,不知道涡轮分子泵对不同的物质是不是抽真空的快慢不一样?好像与气体相比,水就比较难抽。那氮气和氦气哪个更容易被抽走啊?


分子泵对不同气体的抽速不同,普通的分子泵抽N2 容易些,但是如果是PFEIFFER的分子泵,N2和He的抽速基本相当,甚至抽He的效果反倒更好.
雾非雾
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分子泵输送气体应满足二个必要条件:
1).涡轮分子泵必须在分子流状态下工作。因为当将一定容积的容器中所含气体的压力降低时,其中气体分子的平均自由程则随之增加。在常压下空气分子的平均自由程只有0.06μm,即平均看一个气体分子只要在空间运动0.06μm ,就可能与第二个气体分子相碰。而在1.3Pa时,分子间平均自由程可达4.4mm。若平均自由程增加到大于容器壁间的距离时,气体分子与器壁的碰撞机会将大于气体分子之间的碰撞机会。在分子流范围内,气体分子的平均自由程长度远大于分子泵叶片之间的间距。当器壁由不动的定子叶片与运动着的转子叶片组成时,气体分子就会较多地射向转子和定子叶片,为形成气体分子的定向运动打下基础。
2).分子泵的转子叶片必须具有与气体分子速度相近的线速度。具有这样的高速度才能使气体分子与动叶片相碰撞后改变随机散射的特性而作定向运动。分子泵的转速越高,对提高分子泵的抽速越有利。实践表明,对不同分子量的气体分子其速度越大,泵抽除越困难。例:H2在空气中含量甚徽,但由于H2分子具有很大的运动速度( 最可几速度为1557m/s),所以分子泵对 H2的抽吸困难。通过对极限真空中残余气体的分析,可发现氢气比重可达85%,而分子量较大,而运动速度慢的油分子所占的比重几乎为零。这就是分子泵对油蒸气等高分子量的气体的压缩比很高,抽吸效果好的原因。
雾非雾
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涡轮分子泵总压缩比是由叶列的级数决定的。在涡轮分子泵的设计中,应对多级叶列的组合进行优化选配。一般在泵入口侧附近应选择抽速较大的叶片形状及尺寸,其压缩比可以相对的小一些。在经过几级压缩之后气体压力升高,抽速下降了,这时就应该选择那种压缩比高、抽速低的叶片形状。这样设计可以使整台泵的抽气性能得到抽速大、压缩比高、级数少的理想结果。
ace003
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原文由 mcds 发表:
分子泵输送气体应满足二个必要条件:
1).涡轮分子泵必须在分子流状态下工作。因为当将一定容积的容器中所含气体的压力降低时,其中气体分子的平均自由程则随之增加。在常压下空气分子的平均自由程只有0.06μm,即平均看一个气体分子只要在空间运动0.06μm ,就可能与第二个气体分子相碰。而在1.3Pa时,分子间平均自由程可达4.4mm。若平均自由程增加到大于容器壁间的距离时,气体分子与器壁的碰撞机会将大于气体分子之间的碰撞机会。在分子流范围内,气体分子的平均自由程长度远大于分子泵叶片之间的间距。当器壁由不动的定子叶片与运动着的转子叶片组成时,气体分子就会较多地射向转子和定子叶片,为形成气体分子的定向运动打下基础。
2).分子泵的转子叶片必须具有与气体分子速度相近的线速度。具有这样的高速度才能使气体分子与动叶片相碰撞后改变随机散射的特性而作定向运动。分子泵的转速越高,对提高分子泵的抽速越有利。实践表明,对不同分子量的气体分子其速度越大,泵抽除越困难。例:H2在空气中含量甚徽,但由于H2分子具有很大的运动速度( 最可几速度为1557m/s),所以分子泵对 H2的抽吸困难。通过对极限真空中残余气体的分析,可发现氢气比重可达85%,而分子量较大,而运动速度慢的油分子所占的比重几乎为零。这就是分子泵对油蒸气等高分子量的气体的压缩比很高,抽吸效果好的原因。


这个基本原理无疑是正确的,如果分子泵只有一级叶片的话.对于目前不断发展的分子泵技术,很多的设计已经改变了泵的整体性能,如出现的对小分子气体抽速比大分子抽速还大的分子泵等
ljs10000
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看帖子感觉楼主应该是分子泵的专家,我现在非常需要知道有关分子泵的知识,非常希望能得到楼主的指点和帮助。我姓李,邮箱号为:ljs7071@126.com.QQ号:785640113。请不吝赐教,非常感谢。
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