擴散泵的工作原理及性能
發(fā)布時間：2016年04月20日 09:07 閱讀：5686
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澤德
擴散泵是一種次級泵，它需要機械泵作為前級泵，是目前獲得高真空的最廣泛、最主要的工具之一。高真空擴散泵主要結(jié)構(gòu)有泵體、冷卻帽、噴嘴、蒸氣導(dǎo)流管、加熱器和冷卻器等。
擴散泵中的油在真空中加熱到沸騰溫度(約200℃)產(chǎn)生大量的油蒸氣，油蒸氣經(jīng)導(dǎo)流管由各級噴嘴定向高速噴出。由于擴散泵進氣口附近被抽氣體的分壓強高于蒸氣流中該氣體的分壓強。這樣，被抽氣體分子沿著蒸氣流方向高速運動，氣體分子碰到泵壁又反射回來，再受到蒸氣流碰撞而重新沿蒸氣流方向流向泵壁。經(jīng)過幾次碰撞后，氣體分子被壓縮到低真空端，再由下幾級噴嘴噴出的蒸氣進行多級壓縮，最后由前級泵抽走，而油蒸氣在冷卻的泵壁上被冷凝后又返回到下層重新被加熱，如此循環(huán)工作達到抽氣目的。
通常擴散泵的性能是以極限真空、最大反壓強、抽氣速率以及設(shè)置冷阱或低溫擋板而定。
1．極限真空
如果對一般油擴散泵的結(jié)構(gòu)進行改進，如減少油蒸氣的返流，加分餾裝置，合理分配加熱功率，改進噴嘴角度設(shè)計，加以擋油帽、障板或冷阱、吸附阱等，就能使擴散泵性能大大改善，極限真空可達到更低的壓強。
2．最大反壓強
最大反壓強是指擴散泵所允許的前置壓強最大值。如果前級泵所產(chǎn)生的壓強高于最大反壓強，則擴散泵就不能正常工作。
3．抽氣速率
擴散泵的抽速可根據(jù)氣體分子運動理論來推算出來，故稱為理論抽速。
但實際上理論抽速是很難達到的，其原因除工作蒸氣流速受到限制以外，還因為抽氣機的進氣套管與進氣口具有流阻，同時氣體分子并不是全部都能很好地擴散人蒸氣流中。部分氣體分子與蒸氣分子相碰撞時，可能反射回去，甚至未能被蒸氣流捕集。
4．設(shè)置冷阱及低溫擋板的原因
由于擴散泵噴嘴噴出來的油蒸氣分子，大部分由泵壁冷凝，這是因為泵壁外設(shè)置冷卻水套或冷卻管道的緣故。但是有少部分蒸氣分子被泵壁反射，散射會返回被抽空間，這種現(xiàn)象在低溫實驗室中要特別注意。如在擴散泵和被抽容器之間加上冷阱或低溫擋板，這樣就能使返回的蒸氣被冷壁冷凝下來，截止了油蒸氣的返流。
影響油擴散泵性能的因素如下。
(1)擴散泵的返流。
(2)氣體分子的反擴散。
(3)擴散泵油的裂化分解。一般擴散泵對其工作油的要求是飽和蒸氣壓要低，受熱穩(wěn)定性好，不易被氧化，分子量大的高沸點的液體，如硅油是擴散泵中比較理想的工作油。
(4)泵清洗不干凈，污染物質(zhì)留在泵內(nèi)并重復(fù)循環(huán)，影響其真空度。
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