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真空技术

分子泵的结构和原理

2019-09-19 点击数:35

              分子泵的结构和原理

分子泵的核心部件是旋转叶片和固定叶片(1)。旋转叶片的转速达180090000rpm,叶片端的速度达数百m/s,接近分子的平均速度,通过和气体分子的碰撞将气体分子搬运到排气口。当对向设置的旋转叶片进行高速转动时,气体分子从吸气侧运动到排气侧的几率是A,气体分子从排气侧反向运动到吸气侧的几率是B。旋转叶片撞击气体分子,气体分子碰到固定叶片之后再次飞向下一个旋转叶片,最终被弹向排气口,使得A>B,实现排气功能。

 

分子泵的排气速度 = 吸气侧开口面积×11.6×A/B.p

 

  式中 p——压强的上升值。

 

  叶片的角度大,则排气速度大,压缩比小。叶片的角度小,则排气速度小,压缩比大。分子泵的排气速度基本上不受气体种类的影响,泵的极限压强可达10-8 Pa,但是对轻分子/原子,排气速度会有所降低。

 

分子泵是一种高速旋转的机械泵,因此对平衡的要求很高,对固体异物非常脆弱,通常要在分子泵的入口处安装金属过滤网。分子泵在工作过程中,如果压强突然恶化,则有可能损坏叶片。

常规的分子泵使用轴承来确保叶片的高速旋转。新型的分子泵采用磁悬浮构造,使得叶片转速不断提高的同时,更使分子泵适合超高真空系统,也延长了分子泵的使用寿命。

 

  分子泵与油封式旋片泵和涡轮式干泵相比,工作环境更加清洁,而且可以达到极高的真空度。但是,分子泵不能在大气压下工作,必须和其他能够在大气压下工作的粗抽真空泵(油封式旋片泵或涡轮式干泵)联合使用。分子泵构造复杂、价格昂贵,高速旋转工作时会有振动。


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