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低温泵是利用低温表面冷凝气体的真空泵,又称冷凝泵。低温泵可以获得抽气速率最大、极限压力最低的清洁真空,广泛应用于半导体和集成电路的研究和生产,以及分子束研究、真空镀膜设备、真空表面分析仪器、离子注入机和空间模拟装置等方面。
抽气原理
在低温泵内设有由液氦或制冷机冷却到极低温度的冷板。它使气体凝结,并保持凝结物的蒸汽压力低于泵的极限压力,从而达到抽气作用。低温抽气的主要作用是低温冷凝、低温吸附和低温捕集。①低温冷凝:气体分子冷凝在冷板表面上或冷凝在已冷凝的气体层上,其平衡压力基本上等于冷凝物的蒸气压。抽空气时,冷板温度必须低于 25K;抽氢时,冷板温度更低。低温冷凝抽气冷凝层厚度可达10毫米左右。②低温吸附:气体分子以一个单分子层厚 (10-8厘米数量级)被吸附到涂在冷板上的吸附剂表面上。吸附的平衡压力比相同温度下的蒸气压力低得多。如在 20K时氢的蒸气压力等于大气压力,用 20K的活性炭吸氢时吸附平衡压力则低于10-8 帕。这样就可能在较高温度下通过低温吸附来进行抽气。③低温捕集:在抽气温度下不能冷凝的气体分子,被不断增长的可冷凝气体层埋葬和吸附。
由于涡轮分子泵在某些方面,要比低温泵、离子泵和扩散泵表现得更优越。故在一般情况下,多选用涡轮分子泵。它的优点有: (1)清洁,无油蒸汽返流 涡轮分子泵可不用任何阱,按操作规程工作,就能为被抽容器提供一个极为清洁的真空环境,且不含有任何碳氢化合物。由于现代的涡轮分子泵除大泵外很少用油润滑的了,对于小泵多用油脂润滑,也有用空气轴承的,但磁悬浮轴承用得较多。近几年来也有不少干式前级泵出现,使涡轮分子泵系统不存在油蒸汽返流,使它真正成为一种清洁的干式高真空泵.