典型的分子泵与锆铝吸气泵组合真空抽气系统

节能、省空间！发明了利用钛的超高真空吸气泵——为碳中和的可持续社会做出巨大贡献！――令和4年9月6日国立研究開発法人日本原子力研究開発機構J-PARCセンター节能、省空间！发明了利用钛的超高真空吸气泵——为碳中和的可持续社会做出巨大贡献！――図１：以往的真空装置(左)和利用了此次发明技术的真空装置(右)的示意图。

通常的真空装置在真空容器上连接真空泵及其电源，但在此次技术中，钛制真空容器本身作为真空泵发挥作用。

【概要】国立研究开发法人日本原子能研究开发机构(理事长:小口正范以下称为“原子能机构”。

) J-PARC中心的神谷润一郎研究主干和原子能基础工程研究中心的大久保成彰研究主干共同构建了将钛为材料的真空容器用作不需要电源的超高真空泵的技术。

另外，作为应用实例，证实了电子显微镜的真空性能提高。

处于被称为超高真空※1的非常低的压力状态，是为了在清洁的状态下输送半导体、为了长时间稳定地维持分析材料表面的电子显微镜的分辨率、进而为了提高加速器的波束强度等，对所有工业用装置和最先进研究用装置的高度化都是必要的。

但是，以往的真空泵不容易将压力降低到超高真空的状态，而且为了维持超高真空的状态，必须持续运行大型真空泵。

因此，用于设置泵的空间和电力消耗存在很大的课题。

大强度质子加速器设施( J-PARC )※2使用钛作为加速器的束线，为了减少从钛材料释放到真空中的气体，进行了热处理和表面研磨等研究。

在这次的研究中，着眼于吸附吸收钛所具有的气体的性质(吸气性能※3 )，发明了通过对用钛制作的真空容器的表面进行改性，将真空容器本身作为超高真空泵的吸气泵来利用的技术。

对应用了开发技术的钛制真空容器(吸气剂泵)进行试制和试验后，证实了一旦形成真空，即使不像以往那样继续运行真空泵，接近超高真空的状态也可以持续200天以上。

另外，确认了将试制吸气剂泵安装在电子显微镜上的话，真空性能会提高一个数量级。

现有的吸气剂泵将吸气剂材料的烧结体配置在真空中，但本发明不需要设置吸气剂材料的空间。

第3讲真空获得⑴张振厚李云奇3.1 概述3.1.1 真空的获得方法人们通常把能够从密闭容器中排出气体或使容器中的气体分子数目不断减少的设备称为真空获得设备或真空泵。

目前在真空技术中，采用各种不同的方法，已经能够获得和测量从大气压力105Pa到10-13Pa，宽达18个数量级的压力范围。

显然，只用一种真空泵，获得这样宽的低压空间的气体状态，是十分困难的。

在真空获得技术中，目前用以获得真空的技术方法有两种，一种是通过某此机构的运动把气体直接从密闭容器中排出；另一种是通过物理、化学等方法将气体分子吸附或冷凝在低温表面上。

利用这两种方法所制造的各种真空泵种类较多，分类方法各异，但是，最常用的方法还是按泵的工作原理或其结构特点加以分类。

这一点，我们将在下一节中介绍。

3.1.2 真空泵的分类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：3.1.2.1 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。

物理气相淀积（PhysicalVaporDeposition）物理气相淀积（PhysicalVaporDeposition）PVD概述真空系统及真空的获得真空蒸镀溅射PVD金属及化合物薄膜物理气相淀积（Physicalvapordeposition，PVD）是利用某种物理过程实现物质转移，将原子或分子由（靶）源气相转移到衬底表面形成薄膜的过程。

真空蒸发和溅射方法真空蒸发法制备薄膜的基本原理真空蒸发即利用蒸发材料在高温时所具有的饱和蒸汽压进行薄膜制备。

在真空条件下，加热蒸发源，使原子或分子从蒸发源表面逸出，形成蒸汽流并入射到硅片衬底表面凝结形成固态薄膜。

制备的一般是多晶金属薄膜。

真空系统及真空的获得低真空：1~760Torr，102~105Pa中真空：10-3~1Torr，10-1~102Pa高真空：10-7~10-3Torr，10-5~10-1Pa超高真空：<10-7T orr，<10-5Pa气体流动及导率----气体动力学气流用标准体积来测量，指相同气体,在0℃和1atm下所占的体积。

气体流动及导率----气体动力学C与电导率一样并联相加；串联时倒数相加；若大量气体流过真空系统，要保持腔体压力接近泵的压力，就要求真空系统有大的传导率----管道直径；泵放置位置；真空的获得方法初、中真空度的获得用活塞/叶片/柱塞/隔膜的机械运动将气体正向移位.有三步骤：捕捉气体-压缩气体-排出气体.压缩比真空的获得方法旋片泵旋片泵主要由定子、转子、旋片、定盖、弹簧等零件组成。

其结构是利用偏心地装在定子腔内的转子和转子槽内滑动的借助弹簧张力和离心力紧贴在定子内壁的两块旋片。

真空的获得方法在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。

压缩比30：1真空的获得方法真空的获得方法高、超高真空度的获得扩散泵靠高速蒸汽射流来携带气体以达到抽气的目的.适用于高真空,但入口真空也要求较高,一般前要接机械泵.压缩比可达108涡轮分子泵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。

分子泵叶片材料
《分子泵叶片材料》
分子泵是一种高真空泵，它通过吸附和蒸发的方式将气体分子从容器中抽出，创造出高真空环境。

分子泵的叶片材料起着至关重要的作用，它需要具有高强度、耐磨损、耐腐蚀等特性，以确保分子泵的长期稳定运行。

常见的分子泵叶片材料包括不锈钢、铝合金、钛合金和陶瓷等。

不锈钢具有较好的耐腐蚀性和机械强度，广泛应用于分子泵的叶片制造中。

铝合金具有轻质和优良的导热性能，适用于高速旋转的分子泵叶片。

钛合金具有优良的耐腐蚀性和高强度，适用于对性能要求较高的分子泵。

陶瓷具有耐磨损、耐高温和耐腐蚀等特性，适用于需要长时间稳定运行的分子泵叶片。

选择合适的分子泵叶片材料，能够提高分子泵的抽气效率，延长使用寿命，降低维护成本。

随着科学技术的不断发展，分子泵叶片材料的研发和应用也将不断进步，为高真空技术的发展提供更多可能性。

分子真空泵介绍分子真空泵是一种用于制造高真空环境的装置。

它通过分子撞击来抽取气体，使气体压力降低到所需的真空程度。

分子真空泵广泛应用于科学研究、工业生产和航天领域等。

工作原理分子真空泵的工作原理基于分子撞击和气体扩散。

当气体进入泵内后，分子真空泵将气体分子与泵内壁上的快速旋转的转子撞击。

这些撞击会产生气体分子的动量转移，使气体分子的动能减小，从而使气体分子速度降低。

当气体分子速度降低到与泵内壁上的转子速度相同时，气体分子将被捕获并排斥到泵的出口。

分子撞击分子撞击是分子真空泵实现气体抽取的关键过程。

当气体分子与泵内壁上的转子撞击时，气体分子的动能减小，速度降低。

这种分子撞击的结果是气体分子在泵内形成低速运动状态，从而实现气体的抽取。

气体扩散气体扩散是分子真空泵实现气体抽取的另一个重要过程。

当气体分子被撞击后，它们会以不同的速度在泵内扩散。

由于气体分子速度不同，扩散速度也不同。

这种气体分子的扩散过程有助于将气体从高压区域扩散到低压区域，从而实现气体的抽取。

分子真空泵的结构分子真空泵通常由泵体、转子和驱动系统组成。

泵体是分子真空泵的主体部分，通常由不锈钢等材料制成。

转子是泵内的旋转部分，它通过驱动系统快速旋转，以实现分子撞击和气体扩散。

驱动系统通常由电机和传动装置组成，用于提供转子的旋转动力。

分子真空泵的应用分子真空泵在科学研究、工业生产和航天领域等方面有着广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：真空冷冻干燥分子真空泵常用于真空冷冻干燥过程中，用于将水分从冷冻食品或药品中去除。

在真空环境下，水分的沸点降低，从而使水分能够以固态直接转变为气态，从而实现快速干燥。

材料热处理在材料热处理过程中，分子真空泵用于提供高真空环境，以防止材料受到氧化或污染。

高真空环境下，材料表面的氧化反应和污染反应速度较慢，从而保护材料的质量。

真空冷焊在某些特殊情况下，分子真空泵用于实现材料的冷焊。

真空环境下，材料表面的氧化物被去除，从而使材料表面处于清洁状态。

真空材料与工艺主讲人：张以忱东北大学真空与流体工程研究中心1 真空工程材料1. 1 真空材料的种类真空系统中所用的材料大致可分为两类：1) 结构材料：是构成真空系统主体的材料，它将真空系统与大气隔开，承受着大气压力。

这类材料主要是各种金属和非金属材料，包括可拆卸连接处的密封垫圈材料。

2) 辅助材料：系统中某些零件连接处或系统漏气处的辅助密封用的真空封脂、真空封蜡、装配时用的粘接剂、焊剂、真空泵及系统中用的真空油、吸气剂、工作气体及系统中所用的加热元件材料等。

1．2 真空材料的性能与选材基本原则1.2.1 材料的真空性能1.2.1.1 材料的渗透性由于在真空容器器壁两侧的气体总是存在压力差，气体从密度大的一侧向密度小的一侧渗入、扩散、通过和逸出固体阻挡层的过程称为渗透。

该情况下的稳态流率称为渗透率。

从微观的角度来看，渗透过程是按以下步骤进行的（见图1）图1 气体渗透过程示意图气体渗透过程：1). 首先，气体原子或分子碰撞到真空器壁的外表面并吸附在器壁的外表面；2). 吸附时有的气体分子能离解成原子态；3). 气体（分子或原子）在入射一侧的壁面表层达到与环境气压相对应的平衡溶解度；4). 由于表层浓度比较高，在浓度梯度的作用下气体向壁面的另一侧扩散，直到浓度均匀为止。

扩散的气体分子（原子），有的能与固体分子发生化学反应，形成化合物；有的只形成不稳定的“假化合物”；有的则构成溶质；5). 溶质气体扩散到器壁的另一面重新结合成分子态(如果存在步骤2时)后释放；或气体扩散到器壁的另一面后解吸和释出。

在渗透过程中，扩散这一环节是最慢最关键的一步，它与渗透气体及壁面材料的种类和性质有密切关系。

一般说来，非金属材料没有步骤（2），在非金属材料（塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等）表面上，气体分子不离解；而金属材料能溶解的气体多数是双原子气体（如H 2、O 2、N 2等），具有步骤（2）。

但是在正常热条件下，几乎所有的惰性气体都不能溶解在金属材料的晶格中（离子注入条件下除外），因而也就不能渗透通过金属材料。

各种真空泵的详细介绍真空泵是一种将空气或其他气体从封闭容器中抽除的设备。

它广泛应用于科学研究、工业制造、医疗设备以及高科技领域。

根据不同的原理和应用需求，真空泵可以分为多种不同类型，以下是一些常见的真空泵及其详细介绍。

1.常规真空泵常规真空泵是一种基础设备，用于较低真空度的抽气工作。

它主要分为两类：干式真空泵和液环真空泵。

干式真空泵：干式真空泵使用叶片或齿轮机构来压缩和抽除气体。

它们无需使用润滑剂，因此运行更干净。

干式真空泵适用于一般的生产和实验室应用。

液环真空泵：液环真空泵利用液体（通常是水）的旋转运动来形成真空。

它们适用于液体和粉尘含量较高的工况。

液环真空泵具有较高的抽气速度和较低的噪声水平。

2.分子泵分子泵是一种高真空泵，可提供非常低的压力。

它的工作原理是利用高速运动的气体分子和表面的碰撞，将气体抽出。

分子泵通常用于高真空科学研究和半导体制造等领域。

3.扩散泵扩散泵是一种高真空泵，通过扩散气体分子的速度差异来实现气体抽出。

它通常与其他低真空泵（如液环泵或旋片泵）结合使用，以提供更高的真空度。

扩散泵广泛用于半导体制造和真空冶金等工业领域。

4.混合泵混合泵是一种结合了旋片泵和扩散泵的真空泵。

它可以同时提供较高的抽气速度和较低的极限真空度，适用于广泛的应用领域。

5.根式泵根式泵是一种高真空泵，通过叶轮运动产生气体分子的螺旋运动，从而实现气体排放。

根式泵具有高抽气速度和干燥净化的优点，广泛应用于电子器件制造和真空冶金等领域。

6.螺杆泵螺杆泵是一种高真空泵，利用螺旋转子和固定螺纹壳体之间的间隙来抽排气体。

螺杆泵具有较高的抽气速度和较低的噪音水平，适用于高真空和半导体制造等领域。

7.陶瓷泵陶瓷泵是一种特殊的真空泵，使用陶瓷材料制成。

它们具有非常高的耐腐蚀性和超高真空能力，常用于高纯度气体制造和超高真空实验室等应用。

以上是一些常见的真空泵类型及其详细介绍。

每种真空泵都有其独特的工作原理、优点和适用范围。

分子泵真空系统分子泵真空系统是一种常用的高真空抽气设备，它广泛应用于科研实验室、半导体制造和光学薄膜等领域。

本文将从系统构成、工作原理、优势特点和应用领域等方面进行介绍，带领读者深入了解分子泵真空系统。

一、系统构成分子泵真空系统由分子泵、前级泵和控制系统组成。

其中，分子泵是核心部件，负责将气体分子抽出系统，实现高真空状态。

前级泵则用于将气体从大气压降到分子泵能够工作的压力范围内。

控制系统则对系统的运行状态进行监测和控制。

二、工作原理分子泵的工作原理基于分子撞击和吸附脱附两个过程。

当气体分子进入分子泵时，由于泵内的分子泵转子高速旋转，气体分子与转子表面发生多次碰撞，从而产生动量传递，使气体分子获得足够的动能，从而被抽出系统。

同时，分子泵表面的吸附层也会吸附气体分子，经过一段时间后再脱附，进一步减少气体分子在系统中的压力。

三、优势特点分子泵真空系统具有以下优势特点：1. 高真空抽气能力：分子泵能够将气体分子抽出系统，实现高真空状态，压力可达10^-9Pa以下。

2. 广泛适用性：分子泵真空系统可适用于各种气体，包括惰性气体和反应性气体。

3. 低污染性：分子泵在抽气过程中，几乎不产生油蒸气和颗粒物，对被抽物体不会造成污染。

4. 高可靠性：分子泵真空系统采用先进的设计和制造工艺，具有稳定可靠的性能和长寿命。

四、应用领域分子泵真空系统广泛应用于科研实验室、半导体制造和光学薄膜等领域。

在科研实验室中，分子泵真空系统常用于高真空条件下的表面科学研究和材料分析。

在半导体制造中，分子泵真空系统被用于制备高质量的半导体材料和微电子器件。

在光学薄膜领域，分子泵真空系统用于薄膜沉积和光学薄膜的制备。

分子泵真空系统作为一种高真空抽气设备，在科研和工业领域发挥着重要作用。

通过了解其系统构成、工作原理、优势特点和应用领域，我们对分子泵真空系统有了更深入的了解，也为其在实际应用中提供了参考和指导。

希望本文能够帮助读者更好地理解和应用分子泵真空系统。

分子真空泵分子真空泵是一种常用的真空设备，广泛应用于科研、工业生产以及医疗等领域。

它通过分子撞击和吸附的方式将气体分子从容器中抽出，从而实现真空状态的创建和维持。

本文将从分子真空泵的工作原理、应用领域以及优势等方面进行介绍，旨在帮助读者更好地了解和利用分子真空泵。

一、工作原理分子真空泵的工作原理主要是依靠分子撞击和吸附的作用。

当泵体内部的转子高速旋转时，气体分子与转子表面发生碰撞，部分气体分子被转子表面吸附住，而另一部分气体分子则被撞击后以高速运动的方式撞向泵体壁面。

这样，通过不断重复的分子撞击和吸附过程，泵体内的气体分子逐渐减少，从而形成真空。

二、应用领域分子真空泵广泛应用于科研、工业生产以及医疗等领域。

在科研领域，分子真空泵常用于真空冷冻干燥、电子显微镜、半导体制造等实验和设备中，确保实验环境的高真空状态。

在工业生产中，分子真空泵常用于真空蒸镀、真空包装、真空热处理等工艺中，保证产品质量和生产效率。

在医疗领域，分子真空泵常用于医学成像设备、放射治疗设备等医疗设备中，确保设备的稳定性和可靠性。

三、优势相比于其他类型的真空泵，分子真空泵具有以下优势：1.高真空度：分子真空泵能够实现较高的真空度，可达到10^-6Pa 或更高，适用于一些对真空度要求较高的应用。

2.快速抽气速度：分子真空泵的抽气速度较快，能够迅速将容器内的气体抽出，缩短真空时间。

3.干净无油污染：分子真空泵不需要润滑剂，没有油污染的问题，适合于对气体纯净度要求较高的场合。

4.稳定可靠：分子真空泵结构简单，运行稳定可靠，使用寿命长，维护成本低。

分子真空泵是一种功能强大的真空设备，具有广泛的应用领域和诸多优势。

通过了解其工作原理和特点，我们可以更好地选择和使用分子真空泵，提高工作效率和产品质量。

希望本文能够对读者有所启发，为他们在相关领域的工作和研究提供一些参考和帮助。

何谓分子泵、离子泵？应该都是真空泵。

激光陀螺是迄今为止在惯性技术领域唯一真正获得了卓有成效的实际应用的非机电式中高精度惯性敏感仪表。

它具有稳定性好、精度高、动态范围宽、寿命长等诸多优点。

而超高真空的获取是激光陀螺制造过程中至关重要的环节。

在激光陀螺的密封、抽真空、检漏、等离子清洗等过程中，都涉及到超高真空的获取技术。

本文将对激光陀螺生产过程中超高真空的获取技术进行探讨。

1 真空系统的构成激光陀螺在生产中要求其真空系统具有较高的真空度，并且要求真空系统密封效果好、密封性可靠、可充入惰性气体和启动快速。

要实现这一目标，不同的厂家根据自己的能力和用户的要求设计出了不同的真空系统。

但总的来说，采用的设备大同小异，图 1 为生产激光陀螺所用的真空系统的典型结构。

图1中分子泵（次级泵）是这个真空系统的主要抽气工具，但由于它不能单独从大气环境开始工作，因而在它前面要串联一个能从大气开始工作而能达到的真空度往往不高的机械泵（前级泵），并在分子泵和机械泵之间串联一个油扩散泵（增压泵）。

同时，为了在较短的时间内达到超高的真空度，本真空系统还使用了钛升华泵作为辅助抽气的无油泵。

当然，也有一些系统由于采用了性能较好的分子泵，省略了油扩散泵，而最后一级也可以加入离子泵或锆泵来提高真空系统的性能。

2 主要设备2.1 真空泵2.1.1 前级泵早期的激光陀螺超高真空台一般采用油封旋片机械泵作为前级泵。

机械泵价格便宜，适合在粗真空和中真空中使用，因而被广泛采用。

但它也有明显的缺点：首先，油封机械泵不是无油真空泵，虽然在次级加入冷阱和分子泵可基本消除油污染，但对于超高真空系统来说，仍然存在一定的污染隐患；其次，机械泵排水蒸气能力较差，这对潮湿环境下的真空作业十分不利；另外，油封机械泵自身密封性较差，因此不利于抽除和传输含有放射性物质的气体。

所以现在机械泵有被性能更优越的干泵取代的趋势。

干泵分为薄膜式以及罗茨式干泵两种。

抽速从0.9 米 3 / 小时到50 米3 / 小时，具有不产生油污和粉尘、排水蒸气能力强、低能耗，坚固耐用，可靠性高的优点，另外应用磁力传动电机技术的干泵还能够使轴头动密封变成静密封，外漏和内漏做到了“ 零” 泄漏。

分子泵的详细介绍分子泵是一种常用于超高真空环境下的真空泵，它的主要工作原理是通过分子间的碰撞和反弹来将气体分子抽出。

在分子泵内部，气体分子因为电离而被加速，然后经过节流口进入排气室，在排气室内分子碰撞到高速旋转的转子而被抛出，最终把气体分子排出，并实现真空抽取。

分子泵的组成主要包括转子、分子板、冷阱和漏电阀等部件。

转子是分子泵内部的核心部分，它通常由多个叶片组成，通过电机驱动旋转，从而形成高速气流。

分子板是分子泵的关键组件，它采用特殊的材料制成，具有高度平整的表面，通过分子板上的小孔来加速气体分子，使其达到高能量状态，并抛离出真空腔室。

冷阱是用于捕获有害气体分子的部件，通过低温冷却来冷凝气体分子并将其固定在冷阱内，从而防止污染真空环境。

漏电阀则用于防止背流，保证真空系统的稳定和可靠工作。

分子泵的工作过程一般涵盖四个阶段：起动阶段、粗抽阶段、中抽阶段和漏抽阶段。

起动阶段是指分子泵在刚启动时的运行，此时需要将分子泵加热至较高温度，以去除阻挡气体分子的垂直势垒。

粗抽阶段是指分子泵迅速从大气压附近减压到低真空范围内。

在这个阶段，分子泵主要通过对大量分子的碰撞和抛离来实现抽取。

中抽阶段是指分子泵从低真空范围进一步减压至高真空范围。

在这个阶段，分子泵主要依靠小分子的高速运动和碰撞，以及与分子板表面间的反弹来抽取气体。

漏抽阶段是指真空系统已经达到高真空范围，此时分子泵以最大速率抽取气体分子，并最终将其排出系统。

分子泵具有抽取速率高、真空度高、清洁度高等优点。

同时，它还可以与其它真空泵，如机械泵和扩散泵等进行联用，以实现更高真空度的抽取。

然而，分子泵也存在一些局限性。

例如，由于分子泵内部需要高速旋转的转子，因此噪音较大；另外，分子泵内不能存在润滑剂，否则会造成污染，限制了其在一些应用领域的使用。

总之，分子泵是一种重要的真空泵，其通过分子间的碰撞和反弹来将气体分子抽出，广泛应用于精密仪器、半导体制造、航空航天等领域。