关于分子泵在荧光灯园排车上应用问题的讨论(2)

　　“显像管园排车”实际上是由一百多部独立的“排气小车”(带轮子的长排车)组成的。这些“排气小车”沿着几百米周长的椭园形轨道转圈(每转一圈是一个排气周期)；用“隧道式烘箱”烘烤排气中的显像管、电子枪电极用高频感应方法加热除气、阴极通电分解等工序都在转圈中完成。它们的主泵是油扩散泵(也有用分子泵的)，主泵到接显像管的“排气头”之间没有任何形式的阀门。检修时，检测“排气小车”真空度的“电离真空规管”是插在水冷的橡皮密封(密封形式与“荧光灯园排车”类似)的排气头上【要求空载时，30 分钟内抽到优于5×10^-4Pa】。限制“排气小车”真空度进一步提高的原因是“排气头”的橡皮密封形式和其中使用的耐高温硅橡胶圈(俗称“算盘珠”)的较高放气率。

　　“显像管排气台”与“荧光灯排气台”的最大区别是：【是否采用“动密封形式”的“中心盘”】是由各自生产的产品对真空度要求不同所决定的。

　　由于“动密封形式”的“中心盘”采用“平面密封”，无论上、下中心盘密封平面研磨得多么平，只要有转动必然存在间隙，尽管其间涂有大运动粘度的油脂(密封和润滑)，仍存在着一定量级的漏气率(用“氦质谱检漏仪”便可测出)。从而，这种结构本身就成了限制“荧光灯园排车”真空度进一步提高的一大障碍！

②放气(QO)：

　　“放气率”(QO)包括构成真空系统管道的材料(如：不锈钢、玻璃等)的放气率以及密封材料(如：橡胶、真空脂等)的放气率，还包括暴露在系统内的污染物的放气率。因此，合理的选用构成材料和密封材料，认真的清洁处理均是必要的。Q_O 在真空中一般随时间ｔ的延长而衰减，也随工艺条件(如烘烤温度等)而变化。通常，人们在设计时，Pt 选择在高于Pu 半个到一个数量级。

　　各种部件的材料(如：不锈钢真空管道、真空橡皮管、玻璃“油捕集器”等)在制造加工过程中和在大气下长期存放期间，材料的内部都会溶解大量的气体，材料的表面也吸附着气体。当它们处入真空中时，原来吸附和溶解的气体就会释放出来。气体解吸的速率与表面压力、温度、材料的形状和材料的表面状态有关。压力(真空度)是影响解吸的主要因素，压力越低、越有利于气体的解吸。 所以，灯管中材料在排气时总是用烘箱来加热除气。为了加速溶解气体的释放，在蒸发、变形、再结晶等因素许可的条件下应尽量提高除气温度，这样可以大大提高除气效果。而构成园排车真空系统部件的这些材料就不可能加热除气了。放气速率是时间的慢变化函数，常温下放气速率的下降是很缓慢的，尽管系统可以长时期不暴露于空气中，但它们仍具有一定量级的放气率。

2.5、材料的蒸气压(P_V)：

　　在电真空器件内，除了永久性气体外，还有蒸气存在。众所周知，在封闭的真空容器内，若存在着液体或固体，则容器所能达到的最小压力(最高真空度)应为液体或固体所处温度下的蒸气压。如在室温下，水的蒸气压为17托左右，水银的蒸气压为1×10^-3托左右。在高温或高真空条件下，壳体和结构材料，也会产生蒸气，从而，限制管内真空度和发生物质的迁移。所以在选用器件的材料时，必须要考虑到材料的蒸气压，在超高真空状态下，这个问题显得更加突出。材料的蒸气压与其性质和温度有密切关系。在选材时，必须满足在工作温度下，材料的蒸气压要低于所期望的极限真空度的要求。手汗、脂肪、清洗残液、有机物等污染物带入管内，都会产生蒸气，成为有害气源。

　　采用“动密封形式”的“中心盘”，通常要求所用“中心盘油”(兼有密封和滑润作用)有较大的运动粘度。如：中心盘油(MF1000)，其运动粘度为1000 mm²·s^-1(40℃时)；蒸气压为1·3×10^-1Pa(20℃时)【常用的“蓖麻油”，其蒸气压亦较高】。实用时，随着中心盘处的温度升高，油的蒸气压还要升高。从而，使其成为限制“荧光灯园排车”真空度进一步提高的另一大障碍！

　　换言之，由于园排车中心盘用了蒸气压为1·3×10^-1Pa(20℃时)“中心盘油”，设其他的气源都不存在，并用最好的泵抽气，此时，灯管处的最高真空度只能达到10^-1Pa 量级。

2.6、分子泵与罗茨泵：

①涡轮分子泵：

　　分子泵是靠高速转动的转子携带气体分子获得高真空乃至超高真空的一种机械真空泵。这种泵外接400～700HZ 中频电源供电。泵工作时，转片高速旋转(转速为20000 到70000转╱分钟)，迫使气体分子通过叶片从泵的下部流向出口，从而产生抽气作用。泵的“有效工作压力范围”为10^-1～10^-7Pa，由于分子泵对H₂的低压缩比的特性，使得极限压强下，H2占残气的主成分。在P>100Pa 时，抽速大大降低，基本上失去抽气效能。

　　在以机械运动原理工作的各类真空泵中，分子泵是一种结构精密、工艺要求高的泵。泵的转片、定片的几何形状与抽速有很大关系，需要特殊的工艺加工来保证叶片的尺寸和精度。

　　同时要求转片有很好的“动平衡”，转片还应具有高强度以承受高速转动产生的离心力，保证泵的运转可靠。大气或机械颗粒(如玻璃屑或荧光粉颗粒)突然进入泵内将是十分有害的，若将高速旋转的铝制叶片打坏，其后果更是致命的，必须采取严格的防护措施。这次为向“荧光灯园排车”中推广应用，据说，某家制造商对分子泵的结构做了一些改进【如：加大了叶片间的间隙、减少了叶片的数量并增加了叶片的厚度(目的在于：以损失泵的极限真空为代价，耒改善低真空下的抽速并提高泵的耐气流和粉尘的冲击能力)；将转子的中心部分(面对泵口)设计成用于收集玻璃碎片的“容器”(目的在于：贮存一定数量的碎玻璃和荧光粉尘)】。但如何方便地清除这些落入泵中的异物？好像还沒找到好办法。

②罗茨(Roots)泵：

　　又称“机械增压泵”。它是利用两个8字形转子在泵腔中旋转而产生吸气和排气作用的。其原理和罗茨鼓风机相似。泵的“有效工作压强范围”是指在这个范围内该泵的抽速可认为是有效的。机械泵的“有效工作压强范围”从大气～5×10¹Pa(5×10⁰Pa压强下机械泵的“实际抽速”约降至“名义抽速”的50％以下)；罗茨泵在10³～1×10⁰Pa 压强范围内有很大的抽速。能迅速排出突然放出的气体，正好弥补了机械泵和扩散泵及涡轮分子泵在这段压强范围内抽速都很小的缺陷。罗茨泵特别适合“荧光灯园排车”的工艺特点。