玻璃制扩散泵真空系统

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)兰州大学物理科学与技术学院 作者:宋长安

        获得真空用真空泵。真空泵按工作条件的不同分为两类: 能够在大气压下工作的真空泵称为初级泵(如机械泵),用来产生预备真空, 需要在预备条件下才能工作的真空泵称为次级泵(玻璃扩散泵),次级泵用来进一步提高真空度,获得高真空。

       真空分段: ① 粗真空760 ~10 Pa;② 低真空10 ~10- 2 Pa; ③ 中真空10- 2 ~10- 4 Pa; ④ 高真空10-4~10-7Pa;⑤超高真空10- 12~10- 14 Pa;玻璃扩散泵其结构图1 所示, 扩散泵是高真空泵, 当机械泵的极限真空度不能满足要求时,通常加扩散泵来获得高真空。这种泵不能从通常气压下开始工作,只能在低于1 Pa 气压下才能工作。因此,必须与初级泵串联使用。

       扩散泵的液体油有多种, 目前广泛使用的是3 号扩散泵油( 20℃时饱和汽压为1.3×10- 6 Pa)沸点375℃ 和275 号硅油( 20℃ 时饱和汽压为1.3×10- 8 Pa) 沸点430℃。扩散泵开始工作之前, 必须先开动机械泵抽气, 达到预备真空时( 约1.3 Pa) , 便可以使用电炉对扩散泵蒸发器中的油进行加热, 约25~35 min的时间, 便可观察到, 扩散泵油开始沸腾, 油蒸汽开始顺向每一级喷口定向喷发, 形成射流。当硅油加热至沸腾时430℃, 便产生大量油蒸汽, 蒸汽经过导管由各级喷嘴高速喷出, 此时, 由于来自被抽容器的气体不断向蒸汽流中扩散,( 便称扩散泵) 便被带到下方伞形帽喷发的射流, 这股射流的压强大于上一级射流, 气体分子进入下一级射流, 这一级压强又大于上一级射流, 而油蒸汽被冷凝水套凝结, 沿着管壁经过回油管流回蒸发器, 被带到下方的气体则由机械泵以每秒4 升的速率抽走, 20 min 后可达到扩散泵的极限真空度。这些工作状态, 只有透过玻璃很容易观察到,扩散、喷发和冷凝的过程, 这也是扩散泵名称的由来, 这些工作状态金属扩散泵是无法观察到的。

油扩散泵

使用扩散泵时必须注意:

      ① 与扩散泵配合的机械泵, 它的抽气速率必须保证及时排走扩散泵内部所排出的气体。

     ② 扩散泵工作时冷却水必须畅通, 否则会使冷凝水套中的水温过高, 油蒸汽不能很好的凝结, 以致部分蒸汽要冲向被抽容器, 影响泵的抽气速率和极限真空度。

     ③ 加热电炉的功率大小也是影响泵的抽气速率, 所以应选择适合的电炉。

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