超高真空技术-气体捕集泵

turbo pump的工作原理Turbo Pump的工作原理1. 引言Turbo Pump（涡轮泵）是一种常用于高真空和超高真空技术的维持真空状态的设备。

它通过旋转叶轮来抽取气体，实现了高效的真空抽取效果。

本文将介绍Turbo Pump的基本原理及其工作过程。

2. 原理概述Turbo Pump的工作原理基于涡轮动力学和流体力学原理。

它包含一个旋转的涡轮叶轮和一个固定的扩散器，通过不断加速和压缩气体来达到真空抽取的目的。

3. 涡轮叶轮涡轮叶轮作为Turbo Pump的核心部件，其结构紧凑而复杂。

涡轮叶轮通常由多个叶片制成，每个叶片都呈现出空气动力学的特性。

当气体经过时，涡轮叶轮开始旋转，并借助离心力将气体从底部吸入。

空气动力学效应涡轮叶轮的设计考虑了空气动力学效应，以最大化气体抽取效率。

叶片的形状和倾斜角度能够有效地引导气体流动，并产生很高的离心力。

这样一来，气体能够被抽取并加速到更高的速度。

4. 扩散器扩散器是Turbo Pump的另一个重要组成部分，用于将气体从涡轮叶轮的出口引导到真空室中。

扩散器的形状使气体逐渐扩散，从而降低其密度和压力。

这样，气体能够更容易地进入下一个真空阶段。

减压效应扩散器内部设计了一系列的窄缝和螺旋形道路，通过这些形状将气体的压力逐渐降低。

这种减压效应能够将气体从高压区域引导到低压区域，实现了气体的流动和抽取。

5. 压缩效应涡轮叶轮和扩散器之间形成的差压使得气体在旋转叶轮的作用下不断被压缩。

涡轮叶轮的高速旋转增加了气体分子碰撞的机会，从而使气体被压缩到更高的密度和压力。

压缩比率涡轮叶轮的旋转速度决定了气体的压缩比率。

较高的旋转速度意味着更大的离心力和更高的压缩效果。

因此，选择适当的旋转速度对于不同的应用非常重要。

6. 结论通过涡轮叶轮的旋转和扩散器的减压和压缩作用，Turbo Pump实现了高效的真空抽取。

理解Turbo Pump的工作原理对于优化真空系统和实现高真空环境非常重要。

真空系统常用词语及解释中英对照0001.1标准环境条件standardambientcondition:温度为20℃，相对湿度为65%，大气压力为:101325Pa=1013.25mbar=760Torr。

1.2气体的标准状态standardreferenceconditionsforgases:温度为0℃，压力为:101325Pa。

1.3压力(压强)ppressur e:气体分子从某一假想平面通过时，沿该平面的正法线方向的动量改变率，除以该平面面积或气体分子作用于其容器壁表面上的力的法向分量，除以该表面面积。

注:"压力"这一术语只适用于气体处于静止状态的压力或稳定流动时的静态压力。

1.4帕斯卡Papascal:国际单位制压力单位，1Pa=1N/m2。

1.5托Torrtorr:压力单位，1Torr=1/760atm。

1.6标准大气压atmstandardatmospher e:压力单位，1atm=101325Pa。

1.7毫巴mbarmillibar:压力单位，1mbar=102Pa。

1.8分压力partialpressur e:混合气体中某一组分的压力。

1.9全压力totalpressur e:混合气体中所有组分压力的总和。

1.10真空vacuum:在指定空间内，低于环境大气压力的气体状态。

1.11真空度degreeofvacuum:表示真空状态下气体的稀薄程度，通常用压力值来表示。

1.12真空区域rangesofvacuum:真空区域大致划分如下:真空区域压力PaTorr低真空105~102760~1中真空102~10-11~10-3高真空10-1~10-510-3~10-7超高真空〈10-5〈10-71.13气体gas:不受分子间相互作用力的约束且能自由地占据任意空间的物质。

汪:在真空技术中，"气体"一词不严格地应用于非可凝气体和蒸汽。

1.14非可凝气体non-condensablegas:在临界温度以上的气体，即单纯增加压力不能使其液化的气体。

超高真空工作原理超高真空是指在约10^-6 Pa以下的极低气压下进行工作的一种状态。

在超高真空条件下，气体分子数非常稀少，气体压强几乎可以忽略不计，因此可以排除气体分子对实验、设备或工艺产生的影响，从而实现一些特殊的研究或应用。

超高真空工作原理主要包括两个方面的内容：真空的获得和维持、以及真空环境下的物理与化学性质。

一、真空的获得和维持在超高真空条件下，空气中的气压要远低于常压状态。

真空技术通常采用以下几种方式来实现超高真空获得和维持。

1. 抽气装置与泵浦技术真空系统中常使用抽气装置和泵浦技术来实现气体的抽除，从而降低气压。

常见的抽气装置包括机械泵、分子泵、离心泵等。

机械泵通过机械方式抽出大部分气体，分子泵则利用高速分子碰撞将气体分子抽出，离心泵则通过离心力将气体分子抽走。

这些泵浦技术的结合使用可以有效降低气压，实现真空。

2. 清洁和封闭系统超高真空要求系统的密封性非常好，以防止气体的泄漏。

因此，在真空系统设计和使用过程中，要注重材料的选择和处理，以及对系统的清洁和封闭工作的重视。

采用合适的材料可以防止气体穿透，并且经过良好的清洁和密封处理，可以减少气体泄露的可能性。

3. 辅助技术超高真空环境下，还需要一些辅助技术来维持真空的状态。

例如，加热技术可以通过加热材料驱除吸附在材料表面的气体分子；冷却技术可以将气体分子凝结或冷却到低温状态，进一步降低气压。

此外，还有灌注技术、气体慢泄技术等可以实现维持超高真空状态的辅助方法。

二、超高真空工况下物理与化学性质超高真空环境下，气体分子的数量非常稀少，因此气体分子间的相互作用相对较小，有许多特殊的物理和化学性质。

1. 到达平衡状态的时间延长在超高真空条件下，气体分子间的碰撞次数减少，相应的平衡状态的达到时间相对较长。

这使得部分实验需要更长的时间来进行，一些研究也因此变得更加复杂，需要更加耐心的探索和实验。

2. 电子运动的特殊性在超高真空环境下，电子受到气体分子的碰撞相对减少，其自由程增大，因此电子的运动更稳定、更顺畅。

真空抽气泵的分类时间:2008-01-26 16:31:24 来源:网络收集作者:真空技术网整理按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即气体传输泵和气体捕集泵。

随着真空应用技术在生产和科学研究领域中对其应用压强范围的要求越来越宽，大多需要由几种真空泵组成真空抽气系统共同抽气后才能满足生产和科学研究过程的要求，因此选用不同类型真空泵组成的真空抽气机组进行抽气的情况较多。

为了方便起见，将这些泵按其工作原理或其结构特点进行一些具体的详细的分类是必要的。

现分述如下：一、气体传输泵气体传输泵是一种能使气体不断的吸入和排出，借以达到抽气目的的真空泵，这种泵基本上有两种类型：1）变容真空泵变容真空泵是利用泵腔容积的周期性变化来完成吸气和排气过程的一种真空泵。

气体在排出前被压缩。

这种泵分为往复式及旋转式两种：⑴往复真空泵：是利用泵腔内活塞做往复运动，将气体吸入、压缩并排出。

因此，又称为活塞式真空泵。

⑵旋转真空泵：是利用泵腔内活塞做旋转运动，将气体吸入，压缩并排出。

旋转真空泵又有如下几种型式：①油封式真空泵：它是利用油类密封各运动部件之间的间隙，减少有害空间的一种旋转变容真空泵。

这种泵通常带有气镇装置，故又称气镇式真空泵。

按其结构特点分为如下五种型式。

a)旋片式真空泵：转子以一定的偏心距装在泵壳内并与泵壳内表面的固定面靠近，在转子槽内装有两个（或两个以上）旋片，当转子旋转时旋片能沿其径向槽往复滑动且与泵壳内壁始终接触，此旋片随转子一起旋转，可将泵腔分成几个可变容积。

b）滑阀式真空泵：在偏心转子外部装有一个滑阀，转子旋转带动滑阀沿泵壳内壁滑动和滚动，滑阀上部的滑阀杆能在可摆动的滑阀导轨中滑动，而把泵腔分成两个可变容积。

c）定片式真空泵：在泵壳内装有一个与泵内表面靠近的偏心转子，泵壳上装有一个始终与转子表面接触的径向滑片，当转子旋转时，滑片能上、下滑动将泵腔分成两个可变容积。

d）余摆线式真空泵：在泵腔内偏心装有一个型线为余摆线的转子，它沿泵腔内壁转动并将泵腔分成两个可变容积。

真空泵的工作原理气体捕集泵真空泵工作原理这种泵是一种使气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上，从而减小了容器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵，有以下几种型式。

1、吸附泵它紧要依靠具有大表面的吸附剂（如多孔物质）的物理吸附作用来抽气的一种捕集式真空泵。

2、吸气剂泵它是一种利用吸气剂以化学结合方式捕获气体的真空泵。

吸气剂通常是以块状或沉积新鲜薄膜形式存在的金属或合金。

升华泵即属于这种型式。

3、吸气剂离子泵它是使被电离的气体通过电磁场或电场的作用吸附在有吸气材料的表面上，以达到抽气的目的。

它有如下几种型式。

（1）蒸发离子泵：泵内被电离的气体吸附在以间断或连续方式升华（或蒸发）而覆在泵内壁的吸气材料上，以实现抽气的一种真空泵。

（2）溅射离子泵：泵内被电离的气体吸附在由阴极连续溅射散出来的吸气材料上，以实现抽气目的的一种真空泵。

4、低温泵利用低温表面捕集气体的真空泵循环水式多用真空泵使用方法循环水式多用真空泵（循环液真空泵、试验用真空泵、碳素钢真空泵）是一种抽真空泵，紧要是供应真空条件，用于化工、制药、生化、食品、农药、农业工程、生物工程等很多行业。

在工业生产的很多工艺过程中，如蒸发、蒸馏、结晶、干燥、升华、过滤减压、脱气等，循环水式多用真空泵得到广泛的应用。

由于真空应用技术的飞跃进展，循环水式多用真空泵在抽真空获得方面一直被人们所重视。

循环水式多用真空泵使用方法:1、准备工作。

将本机平放于工作台上，首次使用时，打开水箱上盖注入清洁的凉水（亦可由防水软管加水），当水面即将升至水箱后面的溢水咀下高度时停止加水，重复开机可不再加水。

每星期至少更换一次水，如水质污染严重，使用率高，则需缩短更换水的时间，保持水箱中的水质清洁。

2、抽真空作业。

将需要抽真空的设备的抽气套管紧密套接于本机抽气咀上，关闭循环开关，接通电源，打开电源开关，即可开始抽真空作业，通过与抽气咀对应的真空表可察看真空度。

3、当本机需要长时间连续工作时，水箱内的水温将会上升，影响真空度，此时，可将防水软管与水源（自来水）接通，溢水咀作排水出口，适当掌控自来水流量，即可保持水箱的水温不升，是真空度稳定。

几种典型的超高真空系统图
时间:2008-10-13 来源:真空技术网整理编辑:鬼马
由于原子能工业和火箭技术的发展，超高真空技术也得到迅速发展和应用。

其系统有如下几种。

①用扩散泵和钛泵并联为主泵，扩散泵单独串联前级机械泵的真空系统。

图17所示，称为钠灯超高真空封接炉的系统。

可以达到极限真空度为1.33×10-6Pa。

图17：钠灯封接用的超高真空系统图
②由扩散泵串联扩散泵(中间泵)，再串联机械泵的真空系统。

如图18，是一个超高真空系统和设备的结构图。

主泵是一个水银扩散泵，泵顶有冷却挡板和液氮冷阱，中间泵也是水银扩散泵。

在中间泵和前级机械泵之间设有油蒸气捕集器。

并设有各种单独的加热器，烘烤真空室和主泵顶部及捕集器。

该系统的特点是能获得超高真空，并能稳定工作。

图18：超高真空系统图
③主泵为分子泵串联机械泵的真空系统，该种超高真空系统，由于机械泵有油存在，需要在机械泵入口管道上设置捕集器冷凝油蒸气。

如果分子泵串联分子筛吸附泵(前级泵)，则构成了无油超高真空系统，该系统比较清洁。

④用钛泵或溅射离子泵做为主泵。

并联或串联分子筛吸附泵(做为预真空泵)，构成无油超高真空系统．如图19所示。

也可以用钛泵联接预真空机械泵，但此时机械泵的入口管道上要加油蒸气捕集器。

⑤用低温泵做为主泵，串联或并联分子筛吸附泵(预真空泵)，构成无油超高真空系统。

同样也可以用机械泵做为预真空泵，在机械泵入口管道上设置油蒸气捕集器。

超低温水汽捕集泵工作原理
——南京丰尚制冷机械有限公司在使用油扩散泵或分子泵的高真空环境中（10-1~10-5Pa）都存在着一定的残余气体，其中80%以上是水蒸汽、油蒸汽及其它高沸点的蒸汽。

由于水的分子量比氮气、氧气、二氧化碳等气体的分子量小，分子泵和油扩散泵对其抽空能力表现较差，所以水蒸气对抽真空的速度影响最大，从而使产品的产量和质量受到影响。

深冷水汽捕集泵则是解决以上问题的上佳选择。

深冷水汽捕集泵的工作原理：深冷机组将一段冷冻盘管（铜管或不锈钢管）制冷到-120℃以下，将冷冻盘管放置在真空系统中的任何部位，由于水蒸气的水分子呈无规则运到状态，最后撞击到盘管冷冻部位后，通过其表面的低温冷凝效应，被凝结成固体状态，水蒸气变成了固态冰，水分子不再进入真空系统中运动，这就达到了一种抽真空的效果，从而大大缩短抽真空的时间（可缩短30—60%的抽气时间），获得洁净的真空环境。

这种专门在真空系统中捕集水蒸气（或气体高沸点的气体）的设备被称之为“深冷水汽捕集泵”，它被广泛应用于真空镀膜、航天军工、卫生医疗等领域。

超低温制冷技术：-135℃水汽捕集泵原理及用途网站来源 行业B2B中国频道：制冷暖通------------------------------------------------------------------------------------------------------------------应用原理:在使用油扩散泵的高真空环境中都存在着一定的残余气体，80%以上是水蒸汽、油蒸汽及其它高沸点的蒸汽，但其抽除残余气体的能力低，时间长，而且所有残余气体还是工件的污染源，从而使产品的产量和质量受到影响。

深冷泵则是解决这类问题的上佳选择。

深冷泵的工作原理：将一个能到-120℃以下的制冷盘管，放置在真空室中或油扩散泵的泵口，通过其表面的低温冷凝效应，迅速捕集真空系统的残余气体。

从而大大缩短抽真空的时间（可缩短60-90%的抽气时间）、获得洁净的真空环境（真空度可提高半个数量级，达到10-8 Torr、10-5 Pa)。

在实际应用当中，根据所放的位置不同可以分为两类（见图）：1、水汽捕集器它的制冷盘管经常被安装在高阀与真空腔之间或真空腔内、卷绕镀膜上下室内等部位。

适用于塑料低温镀膜、卷绕镀膜等被镀膜材料放气量较大的场合。

盘管需要有加热除霜装置，使盘管每次开门之前恢复到常温，避免低温盘管从大气中吸收大量的水汽而结霜，影响下次抽真空。

2、低温冷阱放在油扩散泵的泵口，高阀以下，它主要功能是防止油扩散泵返油，同时也可以加快抽速、提高真空度。

由于系统处于真空状态，无需除霜装置。

根据需要,二者可以分别安装也可以同时安装.本公司研发生产的-135℃深冷水汽捕集泵，采用单台压缩机、自动复叠制冷方式、进口名牌压缩机及制冷配件、环保混合型制冷剂生产，替代液氮，节约成本。

具有制冷速度快、效率高、温度低、维护方便等特点，其性能指标在国内处于领先地位，达到甚至超过国际先进水平。

主要的性能特点1、快速吸附水、油蒸汽、可缩短排气时间60-90%；2、降温迅速，3分钟内制冷到-120℃，最低可到-150℃；3、2分钟热气除霜，迅速回温，5分钟可再降温;4、一台设备可设计两路负载输出；5、进口压缩机，环保混合型制冷剂;6、触摸屏+PLC=完善的自动化控制；7、具有两路负载入口和出口温度显示、本机温度显示；8、当待机温度到达后有指示灯提示，可以开始制冷；9、除霜温度自由设定；10、具有水温温度、排气温度显示；11、缺水、水温过高报警；12、压缩机排气过高、压力过高保护；13、电源断电、缺相报警；14、可本地、远程控制自由转换；15、RS485计算机数据接口，计算机可读取温度数据及控制。

超高真空技术工作原理超高真空技术是一种在极低压力环境下实现材料表面、气体或液体中的无空气存在的技术。

它在许多领域中得到广泛应用，包括微电子、光电子、材料科学、空间技术等。

本文将详细介绍超高真空技术的工作原理。

一、超高真空技术概述超高真空技术是通过减少气体分子数密度来实现真空状态。

在超高真空环境中，气体分子的平均自由程远大于真空室尺寸，从而减少气体分子与物体表面的碰撞和吸附过程，达到减少杂质、提高纯度、防止氧化和腐蚀等目的。

二、超高真空技术的基本原理1. 抽气系统超高真空技术的关键在于有效地抽取气体分子。

这通常通过真空泵和各种辅助设备实现。

真空泵常用的有机械泵、扩散泵、离子泵和吸附泵等。

这些泵可以协同工作，形成一种有效的抽气系统，将气体从真空室中抽出。

2. 杂质处理除了通过抽气系统将气体抽出外，还需要对积附在表面的气体和气体分子进行清除，以达到更高的真空度。

这可以通过加热、电弧灼烧、电子轰击、化学反应和物理吸附等方式实现。

杂质处理的方法选择取决于所需的真空度和材料的特性。

3. 密封系统超高真空技术中的密封系统对于有效保持真空度至关重要。

它通常由法兰、密封垫和紧固件组成。

在超高真空环境中，密封系统必须耐受气压力差和温度变化，以保证系统的稳定性和安全性。

三、超高真空技术的应用领域1. 微电子领域超高真空技术在微电子领域扮演着重要角色。

在半导体器件的制造过程中，超高真空能够提供一个无尘、无气的环境，有效降低杂质的含量，提高器件的性能和可靠性。

2. 光电子领域光电子领域需要高纯度的材料和干净的表面。

超高真空技术可以用于薄膜沉积、材料表面处理和光学元件制造等方面，确保材料的高纯度和光学性能。

3. 材料科学领域超高真空技术在材料科学研究中起着重要作用。

通过控制真空状态下材料表面的物理和化学特性，研究人员可以对材料进行改性、表面处理和纳米尺度的制备和研究。

4. 空间技术领域在航天器的设计和制造过程中，超高真空技术可以有效地降低材料的重量、阻尼热扩散、减少腐蚀和气体释放等问题，提高航天器的性能和可靠性。