渦輪分子泵抽氣系統(tǒng)操作
圖1 所示的裝有單獨(dú)粗抽管路的渦輪分子泵抽氣系統(tǒng)的操作方法與擴(kuò)散泵抽氣系統(tǒng)相似。在開始粗抽以前,高真空閥和粗抽閥是關(guān)著的,而前級管道閥是打開的。首先關(guān)閉前級閥,啟動(dòng)粗抽泵(兼前級泵),打開粗抽閥開始對真空室進(jìn)行抽氣。在真空室內(nèi)的壓力降到150~100 Pa 時(shí)關(guān)閉粗抽閥,打開前級管道閥,再啟動(dòng)渦輪分子泵(需先接通冷卻系統(tǒng))。如果分子泵入口處裝有液氮冷阱,則應(yīng)在泵加速到額定轉(zhuǎn)速后(一般需5~10 min)加注液氮。
1.渦輪分子泵 2.液氮冷阱 3.放氣閥 4.電離規(guī) 5.熱傳導(dǎo)規(guī) 6.粗抽閥 7.機(jī)械泵 8.前級管路閥 9.高真空閥
圖1 典型渦輪分子泵抽氣系統(tǒng)
粗抽系統(tǒng)的配置隨真空室的容積的大小而有所不同。對500 L/s 或更小的渦輪分子泵來說,可采用一臺雙級旋片泵;1000 L/s 以上的渦輪分子泵則采用以機(jī)械泵為前級泵的羅茨泵機(jī)組。在壓力為100 到150 Pa 時(shí)關(guān)閉粗抽閥,把真空室切換到渦輪分子泵上。對某些泵,這樣做會(huì)引起輕微而滯后的瞬時(shí)減速,但這對抽氣并無影響。正如擴(kuò)散泵抽氣系統(tǒng)那樣,渦輪分子泵系統(tǒng)中的最主要的物質(zhì)是水蒸氣,其抽氣時(shí)間將受液氮冷阱抽速的支配。如果不用液氮冷阱,那么這個(gè)系統(tǒng)抽除水蒸氣的速度就會(huì)比同樣抽速的無冷阱擴(kuò)散泵略慢一些。在高真空抽氣過程的起始階段,泵的很大的未經(jīng)烘烤的內(nèi)表面會(huì)吸附水,然后再在較低的壓力下重新釋放出來。這種效應(yīng)在無閥門的系統(tǒng)中更為明顯,因?yàn)樗赡鼙任幢┞对趬毫Ω哂?50 Pa 的空氣環(huán)境的有閥門的系統(tǒng)吸附更多的水蒸氣。
系統(tǒng)停機(jī)時(shí),先關(guān)閉高真空閥,如果有液氮冷阱的話,還要將冷阱加熱。在冷阱達(dá)到平衡溫度后,關(guān)掉前級管道閥,再切斷渦輪分子泵電動(dòng)機(jī)的電源使分子泵的轉(zhuǎn)子減速。一般來說,到泵轉(zhuǎn)子完全停止需要十分鐘或更長的時(shí)間。在分子泵轉(zhuǎn)子減速期間,來自前級管道的碳?xì)浠衔锖蜏u輪分子泵的潤滑油蒸氣會(huì)迅速地向泵的進(jìn)氣口上方區(qū)域擴(kuò)散。為了防止機(jī)械泵油蒸氣和渦輪分子泵潤滑油蒸氣的返流,在切斷渦輪分子泵電動(dòng)機(jī)的電源后,要用一股干燥的反向氣流對分子泵進(jìn)行放氣。例如,應(yīng)該在泵轉(zhuǎn)子速度下降到最大轉(zhuǎn)速的50% 左右時(shí),在泵進(jìn)氣口上方的某處或在轉(zhuǎn)子組件上部連續(xù)充入氬氣或氮?dú),直到泵?nèi)壓力達(dá)到大氣壓。通過從閥門3(見圖1)充入氣體就可適當(dāng)?shù)赝瓿蛇@一操作。當(dāng)渦輪分子泵以額定速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),不應(yīng)經(jīng)常充入壓力為大氣壓的氣流。這樣做對軸的壽命是不利的。當(dāng)前級管道閥關(guān)閉后,即可關(guān)掉機(jī)械泵系統(tǒng),并用放氣閥對機(jī)械泵內(nèi)進(jìn)行放氣。停機(jī)后應(yīng)立即關(guān)掉冷卻水以防止內(nèi)部冷凝。在正常工作時(shí),可把水溫調(diào)節(jié)到略高于露點(diǎn)來消除泵體外部可能形成的冷凝物。啟動(dòng)系統(tǒng)要先接通冷卻水流,打開前級管道閥門,再同時(shí)啟動(dòng)機(jī)械泵和渦輪分子泵。在泵加速到額定轉(zhuǎn)速(一般為5 到10 min)后,就可加注液氮冷阱。此后就可按上節(jié)所介紹的步驟對真空室進(jìn)行抽氣。
圖2 中所給出的不用高真空閥門的抽氣系統(tǒng)的操作要比有閥門的抽氣系統(tǒng)簡便得多。操作時(shí),先打開冷卻水和前級管道閥,并同時(shí)啟動(dòng)機(jī)械泵和渦輪分子泵。如粗抽泵選擇得當(dāng)使真空室的粗抽時(shí)間等于加速時(shí)間,那么真空系統(tǒng)就能在沒有泵油蒸氣返流的情況下把真空室抽到其本底壓力。
1.檢漏接口閥 2.渦輪分子泵 3.放氣閥 4.電離規(guī) 5.熱傳導(dǎo)規(guī) 6.真空管路閥 7.電磁放氣閥 8.機(jī)械泵
圖2 不用閥門的渦輪分子泵抽氣系統(tǒng)
無閥門系統(tǒng)在放氣和停機(jī)時(shí),首先關(guān)閉前級管道閥,等泵轉(zhuǎn)速下降到最大轉(zhuǎn)速的50%時(shí)再在泵的上方充入干燥氣體。當(dāng)系統(tǒng)充到大氣壓時(shí)應(yīng)關(guān)閉放氣閥門,否則會(huì)造成真空室過壓。然后按上述介紹的方法關(guān)掉機(jī)械泵并停掉冷卻水。沒有單設(shè)粗抽管路的渦輪分子泵系統(tǒng)的操作:先打開分子泵冷卻系統(tǒng)和前級管路閥,并同時(shí)啟動(dòng)前級(粗抽)機(jī)械泵和渦輪分子泵。如果粗抽泵(前級泵)選擇得當(dāng),使真空室的粗抽時(shí)間等于分子泵的加速(啟動(dòng))時(shí)間,則真空系統(tǒng)就能在沒有泵油蒸汽返流的情況下把真空室抽到其本底壓力。
該系統(tǒng)在停機(jī)前,要先關(guān)閉前級管路閥,然后切斷分子泵電源和關(guān)閉冷卻水。等分子泵轉(zhuǎn)速下降到額定工作轉(zhuǎn)速的一半時(shí),再在泵的入口處充入干燥氣體,當(dāng)系統(tǒng)充到大氣壓力后,應(yīng)關(guān)閉放氣閥門。根據(jù)需要在前級閥關(guān)閉后的任何時(shí)候停掉前級泵系統(tǒng)。