正航仪器技术整理分子真空泵

正航仪器技术整理分子真空泵

(一)牵引分子泵

1.概述

分子真空泵是在1911年由德国人盖德(w·Gaede)首先发明的，并阐述了分子泵的抽气理论，使机械真空泵在抽气机理上有了新的突破。分子泵的抽气机理与容积式机械泵靠泵腔容积变化进行抽气的机理不同，分子泵是在分子流区域内靠高速运动的刚体表面传递给气体分子以动量，使气体分子在刚体表面的运动方向上产生定向流动，从而达到抽气的目的。通常把用高速运动的刚体表面携带气体分子，并使其按一定方向运动的现象称为分子牵引现象。因此，人们将盖德发明的分子泵称为牵引分子泵。

2.牵引分子泵结构特点

图20是Gaede牵引分子泵的结构原理图。泵腔内有可旋转的转子，转子的四周带有沟槽并用挡板隔开。每一个沟槽就相当于一个单级分子泵，后一级的入口与前一级的出口相连。转子与泵壳之间有0.01mm的间隙。气体分子由入口进入泵腔，被转子携带到出口侧，经排气管道由前级泵抽走。牵引分子泵的优点是起动时间短，在分子流态下有很高的压缩比，能抽除各种气体和蒸汽，特别适于抽除较重的气体。但同于它自身的弱点：抽速小，密封间隙太小，工作可靠性较差，易出机械故障等，因此除特殊需要外，实际上很少应用。曾一度被结构和制造简单，抽速大的扩散泵所代替。

就是在油扩散泵开始得到广泛应用的时代，人们在牵引分子泵的结构改进方面仍然做了许多工作。如Holweck、Siehbahn、Gondet等先后对Gaede型分子泵做了许多改进，提出了很多不同结构的新型牵引分子泵。但由于其结构仍较复杂，抽速低，因此未能得到广泛应用。

(二)涡轮分子泵

1.概述

随着科学技术的迅速发展，对真空系统也提出了新的要求，特别是对超高真空和无油真空环境的需求，使得过去大量使用的扩散泵抽气系统已不能适应无油清洁超高真空的要求。于是人们一方在探索改进扩散泵系统，另一方面一部分人对分子泵继续进行研究和改进。1958年，德国人W·Becker提出了一种不同类型的分子泵．使分子泵在结构上有了重大的突破，这就是可在超高真空下工作的涡轮分子泵。

涡轮分子泵是由一系列的动、静相间的叶轮相互配合组成。每个叶轮上的叶片与叶轮水平面倾斜成一定角度。动片与定片倾角方向相反。主轴带动叶轮在静止的定叶片之问高速旋转，高速旋转的叶轮将动量传递给气体分子使其产生定向运动。从而实现抽气目的。

由于涡轮转子叶片大大增加了抽气面积，放宽了工作间隙，压缩比和抽速有显著的提高，克服了牵引分子泵抽速低的缺点，使分子泵进入了快速发展的时代。于是继Becker之后，60年代Ch·H·Kruger、Shapiro等人又研制成功了立式涡轮分子泵，并加以逐步完善。他们又以分子动力学的理论进一步分析了涡轮分子泵的机理，并对气体分子的传输几率进行了计算，得出了有价值的数据，为涡轮分子泵的理论分析和计算奠定了基础。