用油擴(kuò)散泵獲得超高真空的方法

2014-02-26 中國(guó)真空網(wǎng)

  油擴(kuò)散泵是高真空系統(tǒng)經(jīng)常使用的泵種,采取某些技術(shù)措施,可以獲得超高真空,其方法有:

  1、選用性能好的擴(kuò)散泵油

  泵油對(duì)油擴(kuò)散泵極限壓力的影響很大。如使用3號(hào)擴(kuò)散泵油,其極限壓力只能達(dá)到10^-5Pa;而改用275硅油,其極限壓力能達(dá)到10^-7Pa,極限壓力提高2個(gè)數(shù)量級(jí)。其次被抽氣體的分壓力也隨泵油的不同而變化,這就是泵油成分帶來(lái)的影響。為此用油擴(kuò)散泵獲得超高真空,必須選擇性能好的擴(kuò)散泵油。對(duì)擴(kuò)散泵油的要求是:泵油的相對(duì)分子量要大,常溫下的蒸氣壓要低,熱穩(wěn)定性和抗氧化性要好,凝固點(diǎn)和低溫粘度要低,要無(wú)毒,耐腐蝕,成本要低。

  現(xiàn)在高真空油擴(kuò)散泵普遍采用3號(hào)擴(kuò)散泵油,超高真空采用硅油,要求不含碳?xì)浠衔锏某哒婵障到y(tǒng),擴(kuò)散泵采用氟油。

  2、采用合理的烘烤技術(shù)

  用油擴(kuò)散泵獲得超高真空系統(tǒng)都要進(jìn)行高溫烘烤,目的是減少材料的出氣速率。材料在大氣下都能吸收和吸附一些氣體,當(dāng)處于真空中時(shí),便產(chǎn)生解吸,使氣體緩慢地釋放出來(lái),為了加速解吸,采用烘烤。

  材料不同,選擇的烘烤溫度也不同。原則是溫度高一些好,可以加速出氣,但還要考慮到材料是否能經(jīng)受得住高溫。烘烤溫度要選擇合適。通常金屬材料,如不銹鋼,烘烤溫度為250℃—450C;非金屬材料烘烤溫度為80℃—100℃。烘烤時(shí)間4h—8h以上。極高真空的烘烤時(shí)間在24h以上。典型金屬油擴(kuò)散泵系統(tǒng)(烘烤后)的性能和金屬油擴(kuò)散泵超高真空系統(tǒng)中剩余氣體組分。

  3、增加冷阱裝置,防止泵油返流和遷移

  泵油通過(guò)泵的入口流到被抽容器的現(xiàn)象叫做返流。油分子沿著器壁移動(dòng)進(jìn)入被抽容器的現(xiàn)象,叫做反遷移。無(wú)論返流,還是反遷移,都影響真空系統(tǒng)的極限壓力。冷阱廣泛用于超高真空系統(tǒng),它裝在泵入口和真空室之間,不僅能有效地捕集擴(kuò)散泵的返流蒸氣及部分分裂解物,而且可抽除來(lái)自真空室的蒸氣。裝有各類阱的超高真空系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)徹底的高溫烘烤去氣后,可獲得10^ - 8Pa~l0^-10Pa(或更高)的超高真空度。常用的冷阱是液氮冷阱,因?yàn)樵谝旱獪囟认,泵油的蒸氣壓力大大低于超高真空度的要求。設(shè)計(jì)液氮冷阱必須保證通過(guò)阱的分子都會(huì)碰到冷面上,同時(shí)結(jié)構(gòu)要合理。裝上液氮冷阱后,油擴(kuò)散泵的抽速降低不高于40%。

  4、減少被抽氣體反擴(kuò)散

  被抽氣體反擴(kuò)散是限制擴(kuò)散泵獲得超高真空因素之一。氣體反擴(kuò)散和分子質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量愈小,愈易反擴(kuò)散。擴(kuò)散泵抽氫易反擴(kuò)散,防止氫反擴(kuò)散方法有兩種:其一,降低擴(kuò)散泵出口排氣壓力,采用兩個(gè)擴(kuò)散泵串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn);其二,是在擴(kuò)散泵進(jìn)氣口管路上安裝液氮冷卻的鈦升華阱來(lái)捕集反擴(kuò)散的氫。