分子增壓泵的極限壓強(qiáng)、返油率及抽速測(cè)試
分子增壓泵極限壓強(qiáng)測(cè)試罩按照標(biāo)準(zhǔn)尺寸設(shè)計(jì), 用304不銹鋼焊接而成, 直徑為200 mm, 高為300 mm。測(cè)試室經(jīng)超高真空清洗后, 放入高真空除氣爐中950°C 除氣1 h , 使材料內(nèi)部H2含量降低2個(gè)數(shù)量級(jí)以上, 從而有效地減小測(cè)試系統(tǒng)的本底氣載。測(cè)試罩直接與分子增壓( MBP200) 相連, 前級(jí)泵采用LEYBOLD 公司TRIVAC 30C 直聯(lián)式旋片泵, 抽速為8 L/s , 與分子增壓泵之間用隔膜閥連接。真空度測(cè)量采用IM520 真空計(jì), 配用IE514 分離規(guī)( 測(cè)量范圍2×10- 10~1×10- 2 Pa )。分壓力測(cè)量裝置采用德國(guó)PFEIFFER 公司生產(chǎn)的QMA200 四極質(zhì)譜計(jì)( 最小可檢分壓為10- 12 Pa) 。測(cè)量元件安裝在1/2D,即距離下法蘭100 mm 的位置。
用標(biāo)準(zhǔn)極限壓強(qiáng)測(cè)試罩( 圖1 ) 對(duì)DN200( MBP , 名義抽速800 L/s ) 的分子增壓泵進(jìn)行測(cè)試。烘烤系統(tǒng)由均勻包裹在真空測(cè)試室的整體式烘烤套和計(jì)算機(jī)控制烘烤裝置組成。以0 . 5℃ /min 的速率將測(cè)試罩升溫到150 ℃ , 保溫24 h 。以停止烘烤24 h 后測(cè)得的真空度作為系統(tǒng)極限真空度, 得到P = 5 ×10- 6 Pa 。
1. 分子/ 增壓泵( MBP 200) 2.IE514 分離規(guī)3. 極限壓強(qiáng)測(cè)試罩4.QMA200 四極質(zhì)譜5. 隔斷閥6. 二極旋片直聯(lián)機(jī)械泵( 8 L/s)
圖1 分子增壓泵極限壓強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)
圖2 是系統(tǒng)烘烤后的殘余氣體分析掃描譜圖。
從譜圖中可以看到, 質(zhì)量數(shù)40 以后的峰在10- 11 A 的離子流范圍內(nèi)幾乎看不到, 說明系統(tǒng)很干凈, 沒有大質(zhì)量數(shù)的油蒸氣污染。
分子增壓泵抽速測(cè)試采用滴管流量計(jì)法如圖3進(jìn)行測(cè)試, 壓力范圍從100 Pa 到10- 2 Pa。
1. 分子/ 增壓泵( MBP 200) 2. 冷陰極電離規(guī)3. 抽速測(cè)試罩4. 滴管式流量計(jì)5. 微調(diào)送氣閥6. 隔斷閥7. 皮拉尼規(guī)8. 二極旋片直聯(lián)機(jī)械泵( 8 L/s) 9. 閥門
圖3 滴管流量計(jì)法抽速測(cè)試實(shí)驗(yàn)示意圖
具體測(cè)量步驟是: 打開閥門9, 調(diào)節(jié)針閥5使測(cè)試氣體進(jìn)入測(cè)試罩中, 待測(cè)試罩內(nèi)壓力穩(wěn)定后, 由真空計(jì)讀出該壓力值為P, 然后關(guān)閉閥門,同時(shí)由秒表讀出倒置在油杯內(nèi)的滴管中油柱上升高度h 和所需要時(shí)間t , 由公式
S= Kh/pt
求得不同壓力下的泵抽速( 式中K 為滴管常數(shù)) 。圖4 為測(cè)得的N2 和He 的抽速曲線。在泵口壓強(qiáng)小于1 Pa 時(shí), 氮?dú)獾某樗偌s為氦氣抽速的1.4 倍; 而泵口壓強(qiáng)從1 Pa 到10 Pa 之間時(shí), 二者的抽速之差隨泵口壓強(qiáng)的增加而減小。10 Pa 以上兩種氣體的抽速幾乎相等。以上測(cè)試的是分子增壓泵工作頻率在400 Hz 的時(shí)候, 對(duì)不同氣體的抽速。而分子增壓泵工作頻率可以設(shè)置為400 Hz、300 Hz、250 Hz。我們對(duì)分子增壓泵在不同工作頻率下對(duì)空氣的抽速進(jìn)行了測(cè)試。
圖5 為測(cè)試結(jié)果,
我們可以看到隨著工作頻率的降低, 抽速也隨之減小。400 Hz 的最大抽速為800 L/s, 300 Hz 的最大抽速為700 L/s, 250 Hz 的最大抽速為400 L/s。
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