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怎么用好油扩散泵

油扩散泵是利用低压、高速和定向流动的油蒸气射流抽气的真空泵。这种泵的极限真空为10-4~10-5帕,工作压力范围为10-1~10-4帕,抽速范围为几十至十几万升/秒(1升=10-3米3)。油扩散泵是获得高真空的主要设备,广泛用于真空冶炼、真空镀膜、空间模拟试验和对油污染不敏感的一些真空系统中。
油扩散泵主要由泵体、扩散喷嘴、蒸气导管、油锅、加热器、扩散器、冷却系统和喷射喷嘴等部分组成。当油扩散泵用前级泵预抽到低于1帕真空时,油锅可开始加热。沸腾时喷嘴喷出高速的蒸气流,热运动的气体分子扩散到蒸气流中,与定向运动的油蒸气分子碰撞。气体分子因此而获得动量,产生和油蒸气分子运动方向相同的定向流动。到前级,油蒸气被冷凝,释出气体分子,即被前级泵抽走而达到抽气目的。
油扩散泵是高真空系统经常使用的泵种,采取某些技术措施,可以获得超高真空,其方法有:

  1、选用性能好的扩散泵油

  泵油对油扩散泵极限压力的影响很大。如使用3号扩散泵油,其极限压力只能达到10^-5Pa;而改用275硅油,其极限压力能达到10^-7Pa,极限压力提高2个数量级。其次被抽气体的分压力也随泵油的不同而变化,这就是泵油成分带来的影响。为此用油扩散泵获得超高真空,必须选择性能好的扩散泵油。对扩散泵油的要求是:泵油的相对分子量要大,常温下的蒸气压要低,热稳定性和抗氧化性要好,凝固点和低温粘度要低,要无毒,耐腐蚀,成本要低。

  现在高真空油扩散泵普遍采用3号扩散泵油,超高真空采用硅油,要求不含碳氢化合物的超高真空系统,扩散泵采用氟油。

  2、采用合理的烘烤技术

  用油扩散泵获得超高真空系统都要进行高温烘烤,目的是减少材料的出气速率。材料在大气下都能吸收和吸附一些气体,当处于真空中时,便产生解吸,使气体缓慢地释放出来,为了加速解吸,采用烘烤。

  材料不同,选择的烘烤温度也不同。原则是温度高一些好,可以加速出气,但还要考虑到材料是否能经受得住高温。烘烤温度要选择合适。通常金属材料,如不锈钢,烘烤温度为250℃—450C;非金属材料烘烤温度为80℃—100℃。烘烤时间4h—8h以上。极高真空的烘烤时间在24h以上。典型金属油扩散泵系统(烘烤后)的性能和金属油扩散泵超高真空系统中剩余气体组分。

  3、增加冷阱装置,防止泵油返流和迁移

  泵油通过泵的入口流到被抽容器的现象叫做返流。油分子沿着器壁移动进入被抽容器的现象,叫做反迁移。无论返流,还是反迁移,都影响真空系统的极限压力。冷阱广泛用于超高真空系统,它装在泵入口和真空室之间,不仅能有效地捕集扩散泵的返流蒸气及部分分裂解物,而且可抽除来自真空室的蒸气。装有各类阱的超高真空系统。经过彻底的高温烘烤去气后,可获得10^ - 8Pa~l0^-10Pa(或更高)的超高真空度。常用的冷阱是液氮冷阱,因为在液氮温度下,泵油的蒸气压力大大低于超高真空度的要求。设计液氮冷阱必须保证通过阱的分子都会碰到冷面上,同时结构要合理。装上液氮冷阱后,油扩散泵的抽速降低不高于40%。


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