主题：【第十六届原创】围观真空道路上的“不可思议”

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Ins_c96ed691

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发表于：2023/08/21 16:53:06 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

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正值酷暑，您是否想到过潮湿的梅雨天气会和令人烦躁的蚊子都跟我们的真空系统有关联？您是否经历过气体种类改变直接导致泵无法正常工作？抑或，您曾几何时有过如下的疑问……
有时候把气镇打开后，系统的极限真空没有变差，反而变好了？
不改变泵的型号也能提高抽气效果？
真空的世界里，管道不能肆意妄为？
在真空的世界里，有太多的不可思议。而这些不可思议，想想还是“可思议”的。文章为大家娓娓道来真空道路上那些不可思议的事情和需要注意的事项。无论您是使用维护者或者是真空系统的设计者，希望大家会有所收获。

^{三大注意事项}

01 极限真空的需求

矩形色块当我们拿到一个真空需求，首先是看极限真空的需求。从泵的抽速曲线上看，例如上图（nXDS15i的抽速曲线），其极限真空是0.7Pa（目前是涡旋泵市场上极限真空较好的一款泵），此时，0.7Pa对应的抽速很小。如果达到该值，时间可能会很长。同时在实际真空系统上，由于管道的流导损失，使得泵口和腔体之间存在压损等。因此，在不考虑具体时间要求的情况下，建议选择比要求的极限真空更低些的真空泵。

02 抽速的选择（气体种类对抽速的影响）

不知道您是否有过这样的经历？使用多级罗茨泵抽空气（罗茨泵的抽气原理如Fig.2所示），可以较快达到目标压力。如果改抽He气，则需要很久，甚至抽不到需要的真空压力。此时，如果把气镇打开，则泵的抽气效果则明显改善。这是什么原因呢？

这要从Leak flow = C* Delta(P)说起,其中，Leak flow是罗茨泵的反向气流, C为反向流导, Delta（P）=Poutlet - Pinlet。

对于轻型的气体分子，例如He或H2，反向C较大；如果通入重型的气体分子，例如N2或者空气，则C降低，所以反向气流减小。所以，我们使用“多级罗茨+开气镇”抽He（不考虑回收），抽气时间比不开气镇时间短了，真空极限更好了。需要注意的是，如果抽的是H2，一定不可直接开气镇，必须充入惰性气体，例如N²。

从上面的关系式还可看出，如果减小Delta（P）也可减小反向气流。这个需要怎么操作呢？这里留给大家思考，欢迎感兴趣的读者与我们一起探讨。

以上用罗茨泵的抽气原理解释了气体种类对抽速和真空极限的影响。实际上，对于其他不同原理的前级干式泵来说，不同气体种类，其抽气性能也是不同的。所以，选择真空泵的时候要根据所抽气体的种类进行选择。

03气载大小对泵抽速的要求

说到泵抽速的选择，第二个很重要的影响因素，就是气载大小。说到气载，这里不得不提到真空领域经常用到的气体流量方程：Q=P*S_eff，其中Q是气体流量、气载，P是压力，S_eff是有效抽速。

使用该方程可以帮助我们选择合适的抽速，可以协助我们设计真空系统，可以协助我们找出抽空抽不下去的原因。

我们知道，抽空的目的就是把腔体的压力降下来，即降低P值。将方程转换成 P=Q/S_eff ，可以看出，如果要到达一定的P值，Q越大，那么抽速S也要跟着同比例变大，那么选择的泵的抽速就越大，花的钱就越多。