低溫泵原理及結(jié)構(gòu)

冷凝泵主要是利用低溫表面冷凝氣體工作的真空泵。我們也把這種真空泵稱為：低溫泵，它是獲得清潔真空的極限壓力最低、抽氣速率最大的真空泵,現(xiàn)在廣泛應(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。

隨著現(xiàn)在低溫泵使用范圍增大，了解它的工作原理十分必要，接下來主要介紹低溫泵的工作原理：

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。

①低溫冷凝：氣體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，冷板溫度必須低于25K；抽氫時，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。

②低溫吸附：氣體分子以一個單分子層厚 (10-8厘米數(shù)量級)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時氫的蒸氣壓力等于大氣壓力，用 20K的活性炭吸氫時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。

③低溫捕集：在抽氣溫度下不能冷凝的氣體分子，被不斷增長的可冷凝氣體層埋葬和吸附。

一般說來，泵的極限壓力就是冷板溫度下的被冷凝氣體的蒸氣壓力。溫度為120K時,水的蒸氣壓已低于10-8帕。當(dāng)溫度為20K時,除氦、氖和氫外,其他氣體的蒸氣壓也低于10-8帕。但由于被抽容器和低溫冷板的溫度不同，泵的極限壓力高于冷凝物的蒸氣壓。對于室溫下的容器，低溫板為20K時,泵的極限壓力約為冷凝物蒸氣壓力的4倍。

伴隨著低溫泵在分子束研究、真空鍍膜設(shè)備、真空表面分析儀器、離子注入機(jī)和空間模擬裝置等領(lǐng)域的廣泛使用。加強(qiáng)對其工作原理的研究不僅對于生產(chǎn)者的生產(chǎn)研究是個有利方式，同時對于消費者如何使用和了解產(chǎn)品意義也同樣重要。

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