玻璃制擴(kuò)散泵真空系統(tǒng)

2008-12-04 宋長安蘭州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

獲得真空用真空泵。真空泵按工作條件的不同分為兩類: 能夠在大氣壓下工作的真空泵稱為初級泵(如機(jī)械泵),用來產(chǎn)生預(yù)備真空, 需要在預(yù)備條件下才能工作的真空泵稱為次級泵(玻璃擴(kuò)散泵),次級泵用來進(jìn)一步提高真空度,獲得高真空。

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;玻璃擴(kuò)散泵其結(jié)構(gòu)圖1 所示, 擴(kuò)散泵是高真空泵, 當(dāng)機(jī)械泵的極限真空度不能滿足要求時,通常加擴(kuò)散泵來獲得高真空。這種泵不能從通常氣壓下開始工作,只能在低于1 Pa 氣壓下才能工作。因此,必須與初級泵串聯(lián)使用。

擴(kuò)散泵的液體油有多種, 目前廣泛使用的是3 號擴(kuò)散泵油( 20℃時飽和汽壓為1.3×10- 6 Pa)沸點(diǎn)375℃ 和275 號硅油( 20℃ 時飽和汽壓為1.3×10- 8 Pa) 沸點(diǎn)430℃。擴(kuò)散泵開始工作之前, 必須先開動機(jī)械泵抽氣, 達(dá)到預(yù)備真空時( 約1.3 Pa) , 便可以使用電爐對擴(kuò)散泵蒸發(fā)器中的油進(jìn)行加熱, 約25～35 min的時間, 便可觀察到, 擴(kuò)散泵油開始沸騰, 油蒸汽開始順向每一級噴口定向噴發(fā), 形成射流。當(dāng)硅油加熱至沸騰時430℃, 便產(chǎn)生大量油蒸汽, 蒸汽經(jīng)過導(dǎo)管由各級噴嘴高速噴出, 此時, 由于來自被抽容器的氣體不斷向蒸汽流中擴(kuò)散,( 便稱擴(kuò)散泵) 便被帶到下方傘形帽噴發(fā)的射流, 這股射流的壓強(qiáng)大于上一級射流, 氣體分子進(jìn)入下一級射流, 這一級壓強(qiáng)又大于上一級射流, 而油蒸汽被冷凝水套凝結(jié), 沿著管壁經(jīng)過回油管流回蒸發(fā)器, 被帶到下方的氣體則由機(jī)械泵以每秒4 升的速率抽走, 20 min 后可達(dá)到擴(kuò)散泵的極限真空度。這些工作狀態(tài), 只有透過玻璃很容易觀察到,擴(kuò)散、噴發(fā)和冷凝的過程, 這也是擴(kuò)散泵名稱的由來, 這些工作狀態(tài)金屬擴(kuò)散泵是無法觀察到的。