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分子泵的工作原理

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分子泵的抽气机理与机械泵靠泵腔容积变化进行抽气的机理不同，利用了动量传递原理，使分子定向流动而被排出泵外，从而达到抽气的目的。分子泵在电机的带动下高速旋转，采用变频电源驱动电机，目的是得到较高的转速。在分子流区域内，气体分子与高速转到的叶片表面碰撞，动量传递给气体分子，使部分气体分子在刚体表面的运动方向上，产生定向流动而被排出泵外，从而达到抽气的目的。通常把用高速运动的刚体表面携带气体分子，并使其按一定方向运动的现象称为分子牵引现象，利用这一现象制成的真空泵称为牵引分子泵（盖德泵）。牵引分子泵的优点是启动时间短，在分子流态下有很高的压缩比，能抽除各种气体和蒸气，特别适于抽除较重的气体。但由于牵引分子泵抽速小，密封间隙太小，工作可靠性较差，易出机械故降，而且制造困难，实际上很少应用。后来对牵引分子泵进行了改进，出现了涡轮分子泵，如下图所示。（图片）涡轮分子泵内有多组相间动轮叶和定轮叶，每一个轮叶上有许多按一定角度斜置的叶片，如图5-14所示。实际的涡轮分子泵都是由多级叶列串联组成，即按动片、定片、动片等依次交替排列，见图5-13。动叶片转动时又类似于电风扇叶片的作用，能将气体从一侧抽到另一侧。提高分子泵的转速，有利于提高分子泵的抽速。由于叶片转速限制，如果气体分子运动速度较大，泵抽真空就比较困难。（图片）可以看出，涡轮分子泵也是一种机械式真空泵，通过高速旋转的多级涡轮转子叶片和静止叶片的组合进行抽气的，在分子流区域内对被抽气体产生很高的压缩比，从而获得所需要的真空性能。涡轮分子泵极限真空比扩散泵高，可达10-8pa。正常工作时需要一定的前级真空度，其真空度高低视泵不同略有差异，一般在1-200pa之间，可采用机械泵作为前级泵，图5-15a就是由分子泵和机械泵组成的高真空机组。由于涡轮分子泵的转速高，通常用中频电机带动，中频电源的频率在300-400HZ之间。涡轮分子泵一般采用水冷方式。（图片）复合式分子泵是涡轮分子泵与牵引分子泵的串联组合，如图5-15b所示，集两种泵的优点于一体，能在很宽的压力范围10-6-1pa内，具有较大的抽速和较高的压缩比，大大提高了泵的出口压力。 7/11/2013


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