渦輪分子泵的工作原理與結(jié)構(gòu)型式

渦輪分子泵的工作原理與結(jié)構(gòu)型式　
首先介紹了渦輪分子泵的工作原理，結(jié)構(gòu)型式及其優(yōu)缺點(diǎn)。為了利用渦輪分子泵，獲得清潔真空，國外多利用干式機(jī)械泵作其前級(jí)泵，構(gòu)成無油的真空系統(tǒng)。然而，目前國內(nèi)渦輪分子泵多以油封機(jī)械泵為其前級(jí)泵，構(gòu)成了有油真空系統(tǒng)，如果操作不當(dāng)，很難避免油蒸汽返流，對(duì)真空系統(tǒng)的污染。利用有油系統(tǒng)獲得清潔真空，國內(nèi)外都有一些有效防止返流的措施和成功的操作經(jīng)驗(yàn)。這些對(duì)用戶正確選擇和使用渦輪分子泵有油系統(tǒng)獲得清潔真空，有一定的參考價(jià)值。

　　當(dāng)今，現(xiàn)代化的半導(dǎo)體行業(yè)中，越來越多地應(yīng)用渦輪分子泵。如濺射、刻蝕、蒸發(fā)、注入、分子束外延、離子加工等設(shè)備都需要在真空環(huán)境下運(yùn)行。又如電子顯微鏡，表面分析儀器，殘余氣體分析儀及氦質(zhì)譜檢漏儀等也經(jīng)常使用渦輪分子泵來抽真空。此外，在宇宙模擬設(shè)備、核聚變裝置、太陽能集熱管鍍膜生產(chǎn)線上也都改用大型渦輪分子泵或低溫泵來代替油擴(kuò)散泵系統(tǒng)，以防止油蒸汽的污染。因此，最近十幾年來，渦輪分子泵，在國內(nèi)、外都得到了顯著的改進(jìn)和發(fā)展。在渦輪分子泵的應(yīng)用日益增加干式的前級(jí)泵還沒有大量普及和應(yīng)用的情況下，有時(shí)還不得不用油封機(jī)械泵來作渦輪分子泵的前級(jí)泵。因此，針對(duì)這種現(xiàn)狀，對(duì)渦輪分子泵的合理選用和正確操作是很重要的。弄清楚渦輪分子泵的特點(diǎn)和使用方法，對(duì)用戶是很必要的。

　　渦輪分子泵的結(jié)構(gòu)型式與工作原理

　　渦輪分子泵在結(jié)構(gòu)上有立式和臥式之分，如圖1（a、b）為立式泵結(jié)構(gòu)示意圖，圖2 為臥式泵結(jié)構(gòu)示意圖。

           
　　　　
　　圖1（a）立式渦輪分子泵結(jié)構(gòu)示意圖
　　
　　圖1（b）帶磁軸承的立式渦輪分子泵結(jié)構(gòu)示意圖

       
　　　　
　　圖2 臥式渦輪分子泵結(jié)構(gòu)泵意圖
　　
　　渦輪分子泵的工作原理很簡單。當(dāng)氣體分子以VP1 碰撞到運(yùn)轉(zhuǎn)速度為VB（400 m/s）的表面上，就會(huì)被攜帶轉(zhuǎn)向到葉片的運(yùn)動(dòng)方向上如VP2。（如圖3） 典型的渦輪分子泵是在分子流范圍內(nèi)工作的。入口壓力可以1×10- 3 Torr 延至10- 11 Torr。渦輪分子泵葉片在非常高的速度下，使氣體分子被連續(xù)不斷地折射，轉(zhuǎn)向和壓縮，氣體分子被葉列壓縮到前級(jí)側(cè)后被前級(jí)泵排出。典型的前級(jí)泵多為小型的油封式旋片泵或干式機(jī)械泵。

       
　　　
　　圖3 渦輪分子泵的工作原理示意圖
　　
　　泵中的這種旋轉(zhuǎn)的渦輪葉列稱為轉(zhuǎn)子，被裝在由軸承支撐的軸上。兩個(gè)轉(zhuǎn)子葉片圓盤之間有靜止的渦輪葉片稱作定子。它安裝在泵殼內(nèi)，每一對(duì)轉(zhuǎn)子和定子構(gòu)成一級(jí)壓縮。氣體分子通過泵的入口經(jīng)多級(jí)葉列壓縮后排到出口處，多級(jí)壓縮可有很高的壓縮比，故在入口處可獲得非常低的壓力（非常高的真空度）。