正航儀器整理復合式分子泵
1. 概述
由于渦輪分子泵的級工作壓力較低 (10-1 ～ 1Pa) ，當僅用機械泵做前級泵時偏離機械泵的有效抽速范圍，影響系統(tǒng)的抽氣效果。此外，由于渦輪分子泵前級壓力低，前級泵油和分子泵自身軸承潤滑油的蒸氣返流率 影響了分子泵入口的清潔程度。在某些領域中 ( 如半導體、等離子體刻蝕等 ) ，渦輪分子泵滿足不了即要求高的本底真空，又需要在工作真空度范圍內(nèi)具有較大的抽速和良好的清潔條件的需求。這些都要求提高渦輪分子泵的前級壓力和較高入 口壓力下的抽速，以適應更多領域的需要。于是人們經(jīng)過對渦輪分子泵和牽引分子泵的不斷研究改進，利用兩種分子泵的各自優(yōu)點，將兩者結合，提出了復合分子 泵。 70 年代初，法國的 Alcatle 公司首先研制成功 MODEL 型復合式分子泵。對于復合分子泵，國內(nèi)也進行了許多研究。于 80 年代末及 90 年代初，中科院北京真空物理實驗室和東北大學相繼研制出渦輪一盤式復合分子泵和渦輪—筒式復合分子泵。
2. 復合式分子泵的結構特點
復合式分子泵是渦輪分子泵與牽引分子泵的串聯(lián)組合，集兩種泵的優(yōu)點于一體。泵在很寬的壓力范圍內(nèi) ((10-6 ～ 1Pa) 具有較大的抽速和較高的壓縮比，大大提高了泵的出口壓力。法國 Alcatle 公司生產(chǎn)的一種采用氣體靜壓軸承和動密封的復合分子泵，可以做到完全無油，且不用前級泵直接向大氣中排氣。
復合式分子泵的形式很多，按結構分，主要有兩種：一種是渦輪葉片與盤式牽引泵的串聯(lián)組合；另一種是渦輪葉片與筒式牽 引泵的串聯(lián)組合。渦輪級主要用來提高泵的抽速，一般采用有利于提高抽速的葉片形狀，級數(shù)在 l0 級以內(nèi)。牽引級主要用來增加泵的壓縮比，提高泵的出口壓力。
盤式牽引級是在平板圓盤平面上按一定規(guī)律開出數(shù)條型線溝槽，然后將數(shù)塊圓盤串接起來構成，型線有阿基米德螺線、對數(shù)螺線、圓弧線等。抽氣時靠高速轉(zhuǎn)動的圓盤對氣體分子進行“拖動”，使其沿溝槽作由內(nèi)向外及由外向內(nèi)的往復折回的定向流動，從而達到抽氣目的。
筒式牽引級是在圓筒形的轉(zhuǎn)子或定子的圓柱面上開一定斷面形狀的溝槽，如矩形、圓弧形、三角形及其它形狀的多頭螺旋 槽。由于簡式牽引泵型線溝槽開在轉(zhuǎn)子圓柱外表面或泵體內(nèi)表面上，因此可以充分利用圓柱外圓較高的線速度對氣體分子進行動量傳遞，提高泵的抽氣效果。在設計 制造中，可以通過改變螺旋溝槽通道與抽氣方向之間的夾角 ( 螺旋升角 ) 來達到較理想的抽氣效果。
在復合分子泵的設計中，必須處理好渦輪級與牽引級之間的應配和銜接關系。由于渦輪級有較大的抽氣面積，抽速很大，而 牽引級溝槽抽氣面積較小，在兩種結構的聯(lián)接處，由渦輪葉片壓縮下來的氣體分子的流動方式突然轉(zhuǎn)變，使氣體分子的運動在聯(lián)接處由有序變成無序，至使返流增 加，抽氣能力下降。因此，在設計時應在渦輪級和牽引級轉(zhuǎn)換處加上過渡級結構，以提高泵的抽氣性能。
隨著復合分子泵的不斷改進，其應用領域越來越廣，在某些抽氣系統(tǒng)上可以替代擴散泵，縮短了系統(tǒng)的抽氣時間，并可獲得無油污染的清潔真空環(huán)境。
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