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 超高真空抽氣機(jī)組  超高真空機(jī)組工作在10-6~10-8Pa超高真空壓力范圍,除了要求真空室的材料出氣率  很低、漏氣率很小、能經(jīng)受200~450℃高溫烘烤外,對機(jī)組的要求還有  ①主泵的極限真空要高,至少在10-7~10-8Pa以上。  ②在超高真空的工作壓力范圍內(nèi)主泵具有一定的抽速  ③機(jī)組的主泵或主泵進(jìn)氣口以上部分能承受200~450℃高溫烘烤。  此外,應(yīng)當(dāng)考慮抽氣機(jī)組的一次性投資、運(yùn)轉(zhuǎn)維修費(fèi)用、機(jī)組長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性、壽  命以及操作運(yùn)轉(zhuǎn)難易程度等。現(xiàn)代可做超高真空主泵的泵種有油擴(kuò)散泵、渦輪分子泵、濺射  離子泵、低溫泵以及鈦泵、分子篩泵和非蒸發(fā)型吸氣劑泵等。它們都有其各自的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),  可根據(jù)實(shí)驗(yàn)或工藝的特殊要求進(jìn)行泵的搭配和選擇  (1)擴(kuò)散泵抽氣機(jī)組  用擴(kuò)散泵獲得超高真空,最有效的方法是在擴(kuò)散泵抽氣口上增加至少兩次光學(xué)密閉的液  氮冷阱,或分子篩吸附阱,并要求對系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格、規(guī)范的高溫烘烤技術(shù),其極限壓力可以  獲得10-8Pa的超高真空。  圖3-23是一臺最常見的擴(kuò)散泵、冷阱、閘板閥、機(jī)械泵以及壓力測量儀器等主要元件  組成的小型超高真空系統(tǒng)。圖中給出的一些輔助件(例如粗抽管道阱、檢漏儀接口、氮?dú)鉀_  洗接口等),不是每一臺擴(kuò)散泵抽氣機(jī)組都配置這些輔助件,之所以全部給出是為了便于介  紹設(shè)置這些輔助件的合理位置和它們的功能。

液氮冷阱用于捕集泵液的返流,能夠大大降低真空容器中油蒸氣的分壓,此外它還是  個(gè)水蒸氣的捕集阱。一臺15cm口徑的擴(kuò)散泵機(jī)組,對空氣抽速為10001/s,同口徑的液氮  經(jīng)過徹底熾烤并采用硅油或全氟醚油,可使真空容器內(nèi)油蒸氣的污染甚至低于真空室內(nèi)  阱對水蒸氣的抽速可高達(dá)到4000L/s  其他有機(jī)物的污染。液氮冷阱并不能完全阻擋泵油對真空室的污染,特別是在充液氮期間或  充液氮之后,可能發(fā)生不常見的嚴(yán)重返流,此時(shí),可以觀察到冷阱上流管道表面的泵工作液  微滴并伴有壓力起伏現(xiàn)象,此時(shí)的返流率比一般預(yù)計(jì)的穩(wěn)態(tài)返流率高幾個(gè)數(shù)量級,這種現(xiàn)象  是由于冷陰表面凝結(jié)有較厚的液膜,再充液氮或液而下降引起部分冷阱表面溫度上升時(shí),液  膜和所附著的金屬表面之間溫度膨脹系數(shù)不同,造成冷凍的液膜破裂,膜中儲(chǔ)存的彈性能量  足以使破裂的膜崩裂成碎片,這種現(xiàn)象如果在常規(guī)冷阱中發(fā)現(xiàn),可以改用不積累過厚液膜的

冷阱  在超高真空系統(tǒng)中,液氮冷阱還需要配置水冷擋板和采用帶有高效水冷擋油帽的擴(kuò)散  泵,水冷擋板和擋油帽阻擋來自擴(kuò)散泵噴口高溫?zé)彷椛?降低冷阱中液氮耗量,冷凝大部分  返流油蒸氣,擴(kuò)散泵工作液在低溫表面凝結(jié)成膜。需要定期采用烘烤或干燥熱氮?dú)鉀_洗的方  法對冷阱進(jìn)行解析,消除過厚的液膜。解析前要首先關(guān)閉高真空閥,避免在解析期間油蒸汽  污染的另一重要來源是粗抽時(shí)間機(jī)械泵油的污染,可采用多種技術(shù)來防止這種污染。分  進(jìn)入真空室內(nèi)  子篩阱可以減少但并不能完全消除來自機(jī)械泵油的反擴(kuò)散,而且開始粗抽或用氣體沖洗時(shí)  高速氣流可能會(huì)將分子篩顆粒攜帶到機(jī)械泵中,因此并不推薦采用。液氮冷阱最有效,但工  作在低真空環(huán)境中的冷阱,液氮耗量較大,并要求始終維持一定高度的液氮面。對已經(jīng)變暖  的阱可以用干燥空氣沖洗保護(hù)技術(shù)。方法是關(guān)閉圖3-23中11和18閥門,放氣閥12接通干  燥氮?dú)鈨?chǔ)罐,緩慢打開放氣閥,可將冷阱清洗干凈。這種干燥氮?dú)鉀_洗技術(shù),可用來代替冷  阱,在機(jī)械泵開始粗抽大氣時(shí),關(guān)閉高真空閥7,打開真空室放氣閥8,和粗抽閥11,調(diào)節(jié)  放氣閥8的放氣流量,使機(jī)械泵粗抽時(shí)真空室內(nèi)的壓力不能低于15~30Pa,使機(jī)械泵不工  作在分子流態(tài),可避免機(jī)械泵油的返流污染  熱傳導(dǎo)規(guī)10和19可用于系統(tǒng)的自動(dòng)控制和故障保護(hù),熱導(dǎo)真空規(guī)19用來真空泵維修機(jī)械泵
3.5超高真空系統(tǒng)及抽氣機(jī)組  的空載壓力。這些真空規(guī)的另一用途是可分別檢查真空室、阱、管道等部件的漏率。擴(kuò)散泵  出口處增加的檢漏儀連接口20,能為這些部件的檢漏提供更高的靈敏度、最快反應(yīng)速度和  必要時(shí)接入前級儲(chǔ)氣氣罐  電離規(guī)9用來監(jiān)視真空室內(nèi)的壓力,超高真空閥7和冷阱之間的真空規(guī)很有用,可以檢  測擴(kuò)散泵空載時(shí)的極限壓力,一旦出現(xiàn)真空室壓力異常,很容易用切斷閥門的方法確定故障  是在真空室或冷阱、真空泵部分。上述真空計(jì)的管口,最好朝上安裝,防止一些固體顆粒掉  入規(guī)管內(nèi)。在一些需要檢測氣體成分的設(shè)備中,可在電離規(guī)9處并接一只四極質(zhì)譜計(jì),用于  分析容器中殘余氣體成分。  真空室、擴(kuò)散泵機(jī)組分別配備有充氣閥,在更換工件或停泵期間,可用干燥氮?dú)鉀_洗,  能有效地降低再次啟動(dòng)時(shí)的出氣率,縮短抽氣時(shí)間  前級阱13,除防止粗抽階段容器內(nèi)大量的水蒸氣對機(jī)械泵油的污染外,能降低機(jī)械泵  油在粗抽階段的返流。機(jī)械泵的放氣閥應(yīng)設(shè)置在阱的上方,每次放氣時(shí)可把油蒸氣帶走。