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用圖片展示來詳細(xì)解說低溫泵的結(jié)構(gòu)和工作原理

更新時(shí)間:2021-10-09瀏覽:2866次

  低溫泵是利用低溫表面冷凝氣體的真空泵,又稱冷凝泵。它可以獲得抽氣速率最大、極限壓力低的清潔真空,廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體和集成電路的研究和生產(chǎn),以及分子束研究、真空鍍膜設(shè)備、真空表面分析儀器、離子注入機(jī)和空間模擬裝置等方面。
 
  低溫泵的工作原理是利用氣體在超低溫表面發(fā)生物理吸附而達(dá)到排氣的效果,是獲得潔凈真空的一種有效、快捷的方法。能夠達(dá)到*真空(10-11Pa),有排氣速度快、無(wú)油和安裝方向不受限制等優(yōu)點(diǎn)。低溫泵的一級(jí)冷臺(tái)上,設(shè)置屏蔽罩和擋板,溫度維持在80K。二級(jí)冷臺(tái)維持在15K,上面設(shè)置低溫罩和活性炭吸附劑。
 
  一般提到的低溫泵的使用介質(zhì)溫度稍微高點(diǎn)的在零下30攝氏度,更低的在零下220攝氏度,在設(shè)計(jì)師要考慮到材料的低溫性能,抗沖擊性(主要是Ak值),介質(zhì)的理化性能,尤其像液氧液氮液氬液化天然氣這些介質(zhì)的揮發(fā)性。根據(jù)這些性能考慮密封結(jié)構(gòu)。
 
  低溫泵能夠達(dá)到*真空(10-11 Pa),有排氣速度快、無(wú)油和安裝方向不受限制等優(yōu)點(diǎn),其構(gòu)造如下圖所示:
 

 

  1—一級(jí)冷臺(tái);2—二級(jí)冷臺(tái);3—低溫罩;4—屏蔽罩;5—擋板
 
  水蒸氣凝固在80K屏蔽罩和80K擋板上;氮?dú)?、氧氣和氬氣凝固?5K低溫罩上;氫氣、氦氣和氖氣被吸附在15K低溫罩內(nèi)側(cè)的吸附劑上。低溫泵可以對(duì)所有氣體排氣,但是如果吸附的氣體量過多,則排氣速度降低。這時(shí),需要將低溫泵加熱,放出吸附的氣體后,重新使用。
 
  在低溫泵內(nèi)設(shè)有由液氦或制冷機(jī)冷卻到極低溫度的冷板。它使氣體凝結(jié),并保持凝結(jié)物的蒸汽壓力低于泵的極限壓力,從而達(dá)到抽氣作用。低溫抽氣的主要作用是低溫冷凝、低溫吸附和低溫捕集。
 
 ?、俚蜏乩淠簹怏w分子冷凝在冷板表面上或冷凝在已冷凝的氣體層上,其平衡壓力基本上等于冷凝物的蒸氣壓。抽空氣時(shí),冷板溫度必須低于 25K;抽氫時(shí),冷板溫度更低。低溫冷凝抽氣冷凝層厚度可達(dá)10毫米左右。
 
 ?、诘蜏匚剑簹怏w分子以一個(gè)單分子層厚 (10-8厘米數(shù)量級(jí))被吸附到涂在冷板上的吸附劑表面上。吸附的平衡壓力比相同溫度下的蒸氣壓力低得多。如在 20K時(shí)氫的蒸氣壓力等于大氣壓力,用 20K的活性炭吸氫時(shí)吸附平衡壓力則低于10-8 帕。這樣就可能在較高溫度下通過低溫吸附來進(jìn)行抽氣。
 
 ?、鄣蜏夭都涸诔闅鉁囟认虏荒芾淠臍怏w分子,被不斷增長(zhǎng)的可冷凝氣體層埋葬和吸附。
 

 

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