新一代分子增压泵—深冷水气泵组合抽气机組
最近，我们采用4台抽速1,000L/s的分子增压泵+1台0.4m2 深冷水汽泵组成高真空抽气机組，成功取代了为Φ1600×1900大型蒸发镀膜设备配套的2台K-800扩散泵和1台ZJ-1200罗茨泵抽气机組，取得了下列优异成果：
■ 抽气能耗：2.5 度/炉，比原设备节省80%，年节电30~40万度/台，相当于每台设备减排CO2200~300吨/年。
■ 镀膜周期（粗抽时间相同）：12分钟，与原设备相同。
■ 真空质量：明显优于原设备。
■ 镀膜产品质量：优于原设备产品的质量，消除了膜层色泽泛黄现象。
■ 设备费用：比双扩散泵机组节省5 万元；比单扩散泵机组增加13万元，6个月节省的电费可收回增加的设备费。
本项技术原则上还可以用于其它大型高真空设备，2台K-800扩散泵的抽速总和已超过目前最大的KT-1000油扩散泵。因此，本项成果已表明：大型扩散泵+罗茨泵机组退出历史舞台的日子已经不远了。
一、大型蒸发镀膜目前存在的问题
1．油蒸汽污染
大型蒸发镀膜设备容积大，气体负载重，目前普遍采用大型扩散泵、罗茨泵和滑阀泵机组抽气，存在油蒸汽污染严重，膜层结合力差，表面色泽泛黄，镀膜产品质量低等缺点。
油蒸汽污染的来源：
■ 蒸发镀膜低真空采用滑阀泵，或旋片泵抽气，这二种泵的本底油蒸汽压为10-1Pa。
■ 中真空区段通常采用罗茨泵抽气。罗茨泵的最大压缩比不超过50，而且与气体种类几乎无关，因此，该泵只能将滑阀泵的油蒸汽污染降低1 个数量级。加上该泵采用有油轴承，轴承与镀膜室之间存在直通通道，因此，本身也是一个污染源，本底油蒸汽压为10-2~10-3Pa量级，其污染不能忽略。
■ 以油蒸汽为工作质的扩散泵是污染的主要源头。扩散泵高阀处存在大量液态泵油，镀膜室抽气口常见的褐色、粘稠状物质就是明证。扩散泵的油蒸汽本底在10-4~10-6Pa，该油蒸汽压看起来很低，但造成的污染很难清除，加上分子量大，对镀膜产生的不利影响以一抵十，是真空镀膜的头号大敌。镀膜设备使用一段时间后，抽气时间变长也是油蒸汽污染的直接结果。
2．能耗高
大型蒸发镀膜设备的抽气能耗很高。Φ1600×1900 大型蒸发镀膜设备常用的配置主要有如下两种：单扩散泵机组和双扩散泵机组。两种设备的具体配置、标称抽气能耗和实际抽气能耗如表1所示。
表1 Φ1600×1900蒸发镀膜设备的真空泵配置、标称抽气能耗和实际抽气能耗
单扩散泵机组和双扩散泵机组的实际抽气能耗分别为35kW 和52kW，年耗电28万度和40万度/台。
3．活性气体分压强高
除了油蒸汽之外，活性气体是影响镀膜质量的最重要的因数。蒸发镀膜设备频繁暴露大气，镀膜室会吸附大量可凝性气体（H2O 为主）。实测结果表明，蒸发镀膜的精抽本底中，H2O占总气体总量的80~90%。
因此，蒸发镀膜设备的升级换代，需要应对上述三大难题。
近年来，部分蒸发镀膜设备开始采用深冷水汽泵（-120℃）与扩散泵一起工作（例如珠三角地区比较流行的双扩散泵机组），抽气时间明显缩短，油蒸汽污染也有所降低（未能消除），但能耗和费用却进一步增加，因此，未能在大范围内推广应用。
二、升级换代的新路—分子增压泵+深冷水汽泵
最近，深圳大学的原创性科技成果“分子增压泵”实现了产业化，该泵的结构和性能分别如图1、2所示，具有结构简单，转子全部由平圆盘构成，兼有中、高真空泵双重性能，而且能耗低，抽速1,000L/s的MB200D分子增压泵能耗0.25kW，仅为同抽速罗茨泵的15%，扩散泵的20%，分子泵的60%，还能获得十分清洁的中、高真空。此外，该泵转子全部由平圆盘构成，消除了分子泵易发生打片损坏的一大缺陷。
图1 MB200D分子增压泵的平圆盘转
近年来，深冷水汽泵（POLYCOLD，-120℃）开始获得推广应用，该泵能耗低、无油蒸汽污染、对水蒸汽的抽速高达20,000~200,000L/s。目前，我国已有多家厂商生产深冷水气泵(阱)，部分产品质量已接近进口水平，售价不到进口产品的50%。我们采用的是上海協元低温真空设备有限公司生产的制冷面积为0.4M2的深冷水气泵，深冷温度低于－130℃。
上述二种新型的抽气装备，为攻克大型蒸发镀膜设备的三大难题提供了新的路子：
1．油蒸汽的对策
■ 中、高真空采用能获得清洁中、高真空的分子增压泵+深冷水气泵，取代扩散泵和罗茨泵。
■ 粗真空采用独特抽气工艺，粗抽压强从几Pa 提高到几十Pa，将油蒸汽污染降至可检测值之下。
2．高能耗的对策
■ 采用低能耗的分子增压泵和深冷水汽泵，取代高能耗扩散泵和罗茨泵，节省精抽能耗80%以上。
■ 粗抽压强从几Pa 提高到50~100Pa，粗抽泵（滑阀泵，或旋片泵）运行时间降至3~4分钟，节省粗抽能耗70%。
3．活性可凝性气体的对策
采用深冷水气泵作辅助抽气，对水蒸汽的抽速可提高至40,000L/s 以上。
