正航儀器整理復(fù)合式分子泵
1. 概述
由于渦輪分子泵的級工作壓力較低 (10-1 ～ 1Pa) ，當(dāng)僅用機(jī)械泵做前級泵時偏離機(jī)械泵的有效抽速范圍，影響系統(tǒng)的抽氣效果。此外，由于渦輪分子泵前級壓力低，前級泵油和分子泵自身軸承潤滑油的蒸氣返流率 影響了分子泵入口的清潔程度。在某些領(lǐng)域中 ( 如半導(dǎo)體、等離子體刻蝕等 ) ，渦輪分子泵滿足不了即要求高的本底真空，又需要在工作真空度范圍內(nèi)具有較大的抽速和良好的清潔條件的需求。這些都要求提高渦輪分子泵的前級壓力和較高入 口壓力下的抽速，以適應(yīng)更多領(lǐng)域的需要。于是人們經(jīng)過對渦輪分子泵和牽引分子泵的不斷研究改進(jìn)，利用兩種分子泵的各自優(yōu)點(diǎn)，將兩者結(jié)合，提出了復(fù)合分子 泵。 70 年代初，法國的 Alcatle 公司首先研制成功 MODEL 型復(fù)合式分子泵。對于復(fù)合分子泵，國內(nèi)也進(jìn)行了許多研究。于 80 年代末及 90 年代初，中科院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室和東北大學(xué)相繼研制出渦輪一盤式復(fù)合分子泵和渦輪—筒式復(fù)合分子泵。
2. 復(fù)合式分子泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
復(fù)合式分子泵是渦輪分子泵與牽引分子泵的串聯(lián)組合，集兩種泵的優(yōu)點(diǎn)于一體。泵在很寬的壓力范圍內(nèi) ((10-6 ～ 1Pa) 具有較大的抽速和較高的壓縮比，大大提高了泵的出口壓力。法國 Alcatle 公司生產(chǎn)的一種采用氣體靜壓軸承和動密封的復(fù)合分子泵，可以做到完全無油，且不用前級泵直接向大氣中排氣。
復(fù)合式分子泵的形式很多，按結(jié)構(gòu)分，主要有兩種：一種是渦輪葉片與盤式牽引泵的串聯(lián)組合；另一種是渦輪葉片與筒式牽 引泵的串聯(lián)組合。渦輪級主要用來提高泵的抽速，一般采用有利于提高抽速的葉片形狀，級數(shù)在 l0 級以內(nèi)。牽引級主要用來增加泵的壓縮比，提高泵的出口壓力。
盤式牽引級是在平板圓盤平面上按一定規(guī)律開出數(shù)條型線溝槽，然后將數(shù)塊圓盤串接起來構(gòu)成，型線有阿基米德螺線、對數(shù)螺線、圓弧線等。抽氣時靠高速轉(zhuǎn)動的圓盤對氣體分子進(jìn)行“拖動”，使其沿溝槽作由內(nèi)向外及由外向內(nèi)的往復(fù)折回的定向流動，從而達(dá)到抽氣目的。
筒式牽引級是在圓筒形的轉(zhuǎn)子或定子的圓柱面上開一定斷面形狀的溝槽，如矩形、圓弧形、三角形及其它形狀的多頭螺旋 槽。由于簡式牽引泵型線溝槽開在轉(zhuǎn)子圓柱外表面或泵體內(nèi)表面上，因此可以充分利用圓柱外圓較高的線速度對氣體分子進(jìn)行動量傳遞，提高泵的抽氣效果。在設(shè)計 制造中，可以通過改變螺旋溝槽通道與抽氣方向之間的夾角 ( 螺旋升角 ) 來達(dá)到較理想的抽氣效果。
在復(fù)合分子泵的設(shè)計中，必須處理好渦輪級與牽引級之間的應(yīng)配和銜接關(guān)系。由于渦輪級有較大的抽氣面積，抽速很大，而 牽引級溝槽抽氣面積較小，在兩種結(jié)構(gòu)的聯(lián)接處，由渦輪葉片壓縮下來的氣體分子的流動方式突然轉(zhuǎn)變，使氣體分子的運(yùn)動在聯(lián)接處由有序變成無序，至使返流增 加，抽氣能力下降。因此，在設(shè)計時應(yīng)在渦輪級和牽引級轉(zhuǎn)換處加上過渡級結(jié)構(gòu)，以提高泵的抽氣性能。
隨著復(fù)合分子泵的不斷改進(jìn)，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，在某些抽氣系統(tǒng)上可以替代擴(kuò)散泵，縮短了系統(tǒng)的抽氣時間，并可獲得無油污染的清潔真空環(huán)境。
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