用油扩散泵获得超高真空的方法

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  油扩散泵是高真空系统经常使用的泵种,采取某些技术措施,可以获得超高真空,其方法有:

  1、选用性能好的扩散泵油

  泵油对油扩散泵极限压力的影响很大。如使用3号扩散泵油,其极限压力只能达到10^-5Pa;而改用275硅油,其极限压力能达到10^-7Pa,极限压力提高2个数量级。其次被抽气体的分压力也随泵油的不同而变化,这就是泵油成分带来的影响。为此用油扩散泵获得超高真空,必须选择性能好的扩散泵油。对扩散泵油的要求是:泵油的相对分子量要大,常温下的蒸气压要低,热稳定性和抗氧化性要好,凝固点和低温粘度要低,要无毒,耐腐蚀,成本要低。

  现在高真空油扩散泵普遍采用3号扩散泵油,超高真空采用硅油,要求不含碳氢化合物的超高真空系统,扩散泵采用氟油。

  2、采用合理的烘烤技术

  用油扩散泵获得超高真空系统都要进行高温烘烤,目的是减少材料的出气速率。材料在大气下都能吸收和吸附一些气体,当处于真空中时,便产生解吸,使气体缓慢地释放出来,为了加速解吸,采用烘烤。

  材料不同,选择的烘烤温度也不同。原则是温度高一些好,可以加速出气,但还要考虑到材料是否能经受得住高温。烘烤温度要选择合适。通常金属材料,如不锈钢,烘烤温度为250℃—450C;非金属材料烘烤温度为80℃—100℃。烘烤时间4h—8h以上。极高真空的烘烤时间在24h以上。典型金属油扩散泵系统(烘烤后)的性能和金属油扩散泵超高真空系统中剩余气体组分。

  3、增加冷阱装置,防止泵油返流和迁移

  泵油通过泵的入口流到被抽容器的现象叫做返流。油分子沿着器壁移动进入被抽容器的现象,叫做反迁移。无论返流,还是反迁移,都影响真空系统的极限压力。冷阱广泛用于超高真空系统,它装在泵入口和真空室之间,不仅能有效地捕集扩散泵的返流蒸气及部分分裂解物,而且可抽除来自真空室的蒸气。装有各类阱的超高真空系统。经过彻底的高温烘烤去气后,可获得10^ - 8Pa~l0^-10Pa(或更高)的超高真空度。常用的冷阱是液氮冷阱,因为在液氮温度下,泵油的蒸气压力大大低于超高真空度的要求。设计液氮冷阱必须保证通过阱的分子都会碰到冷面上,同时结构要合理。装上液氮冷阱后,油扩散泵的抽速降低不高于40%。

  4、减少被抽气体反扩散

  被抽气体反扩散是限制扩散泵获得超高真空因素之一。气体反扩散和分子质量有关,质量愈小,愈易反扩散。扩散泵抽氢易反扩散,防止氢反扩散方法有两种:其一,降低扩散泵出口排气压力,采用两个扩散泵串联来实现;其二,是在扩散泵进气口管路上安装液氮冷却的钛升华阱来捕集反扩散的氢。

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