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低溫�
閱讀�1125時間�2022-02-15 13:57:06

    利用低溫表面冷凝氣體的真空泵,又稱冷凝泵。低溫泵是獲得清潔真空的極限壓力低、抽氣速率大的真空�,廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)�集成電路的研究和生產(chǎn),以及分子束研究�真空鍍膜�(shè)備、真空表面分析儀�、離子注入機(jī)和空間模擬裝置等方面�

基本�(nèi)�

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    利用低溫表面冷凝氣體的真空泵,又稱冷凝泵。低溫泵是獲得清潔真空的極限壓力�、抽氣速率大的真空�,廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體和集成電路的研究和生產(chǎn),以及分子束研究、真空鍍膜設(shè)�、真空表面分析儀�、離子注入機(jī)和空間模擬裝置等方面�

    抽氣原理 在低溫泵�(nèi)�(shè)有由液氦或制冷機(jī)冷卻到極低溫度的冷板。它使氣體凝�(jié),并保持凝結(jié)物的蒸汽壓力低于泵的極限壓力,從而達(dá)到抽氣作�。低溫抽氣的主要作用是低溫冷凝、低溫吸附和低溫捕集。①低溫冷凝:氣體分子冷凝在冷板表面上或冷凝在已冷凝的氣體層�,其平衡壓力基本上等于冷凝物的蒸氣壓。抽空氣�,冷板溫度必須低� 25K;抽氫時,冷板溫度更�。低溫冷凝抽氣冷凝層厚度可達(dá)10毫米左右。②低溫吸附:氣體分子以一個單分子層厚 (10-8厘米�(shù)量級)被吸附到涂在冷板上的吸附劑表面上。吸附的平衡壓力比相同溫度下的蒸氣壓力低得多。如� 20K時氫的蒸氣壓力等于大氣壓力,� 20K的活性炭吸氫時吸附平衡壓力則低于10-8 �。這樣就可能在較高溫度下通過低溫吸附來�(jìn)行抽�。③低溫捕集:在抽氣溫度下不能冷凝的氣體分子,被不斷增長的可冷凝氣體層埋葬和吸附�

    一般說�,泵的極限壓力就是冷板溫度下的被冷凝氣體的蒸氣壓�。溫度為120K時,水的蒸氣壓已低于10-8�。溫度為20K�,除�、氖和氫�,其他氣體的蒸氣壓也低于10-8帕。但由于被抽容器和低溫冷板的溫度不同,泵的極限壓力高于冷凝物的蒸氣壓。對于室溫下的容�,低溫板�20K時,泵的極限壓力約為冷凝物蒸氣壓力的4��

    類型 低溫泵分為注入式液氦低溫泵和閉路循環(huán)氣氦制冷�(jī)低溫泵兩種�

    ①注入式液氦低溫泵:主要由液氦容�、泵體和連接擋板的液氮腔體等部分組成。為了減少液氦消�,液氦容器的外壁采用雙層保溫壁并在其間抽成真空。當(dāng)泵被�(yù)抽到10-6 帕壓力時灌入液氮和液�,氣體凝�(jié)�4.2K的工作冷板上。經(jīng)�(yù)抽使氦氫分壓�10-12帕數(shù)量級,故泵可獲得10-11帕以下的極限壓力。如果把液氦容器抽真空減壓到6650帕,液氦溫度可降�2.3K,則可得到更低的極限壓力�

    ②閉路循�(huán)氣氦制冷�(jī)低溫泵:它是70年代出現(xiàn)的新型低溫泵。這種泵不消耗氦氣、操作簡�,易于維修,�(yīng)用日漸廣�。制冷機(jī)的制冷介�(zhì)為氣�,一級冷板溫度為50�100K,用來冷凝水蒸汽和預(yù)冷其他氣�;二級冷板溫度�10�20K,用來冷凝氮、氧和氬等氣�。在二級冷板的內(nèi)表面涂以活性炭?;钚蕴康谋缺砻娣e�500�2500�2/克,在低溫下對�、氖和氫有很強的吸附能力。冷板由無氧銅制�,表面拋光達(dá)到鏡面程�,以減小輻射系數(shù)。泵的極限壓力為10-7�10-8�,工作壓力范圍為10-1�10-7�,要求預(yù)抽壓力為1帕。制成的�(chǎn)品抽氣速率已達(dá)60000升/秒(1�=10-3�3�。此�,尚可根�(jù)工藝的特點把抽氣冷板安排在被抽容器內(nèi),其抽氣速率可達(dá)�106升/秒以上�

    熱負(fù)� 低油泵的熱負(fù)載主要是氣體的凝�(jié)熱和周圍壁面對工作冷板的輻射�。凝�(jié)熱與氣體種類有關(guān),對� 80K�133.322帕·升的氮氣冷凝在20K冷板上的凝結(jié)熱為0.3�0.6焦耳。工作冷板接受的輻射熱與周圍�面板溫度和工作冷板溫度兩� 4次方之差成正�。因此,4.2K�20K工作冷板均用50�100K的冷板來屏蔽,以減少工作冷板所接受的輻射熱�


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