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分子真空泵的抽气机理与机械泵

乐克百科 > 分子真空泵的抽气机理与机械泵

分子真空泵(以下简称分子泵)的抽气机理与机械泵靠泵腔容积变化进行抽气的机理不同,利用了动量传递原理,使分子定向流动而被排出泵外,从而达到抽气的目的。因其工作稳定可靠,在分子流态下具有很好的抽气效率,已经成为清洁高真空、超高真空应用领域的主流获得设备,在科学仪器、工业生产设备中得到广泛应用。

分子泵按结构和工作原理可分为涡轮分子泵、牵引分子泵和复合分子泵三种。

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 分子泵结构图  

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,利用这一现象制成的真空泵称为牵引分子泵。

牵引分子泵的优点是启动时间短,在分子流态下有很高的压缩比,能抽除各种气体和蒸气,特别适于抽除较重的气体。但由于牵引分子泵抽速小,密封间隙太小,工作可靠性较差,易出机械故障,而且制造困难,实际上很少应用。后来对牵引分子泵进行了改进,出现了涡轮分子泵。

涡轮分子泵内有多组相间动轮叶和定轮叶,每一个轮叶上有许多按一定角度斜置的叶片。实际的涡轮分子泵都是由多级叶列串联组成,即按动片、定片、动片等依次交替排列。动叶片转动时又类似于电风扇叶片的作用,能将气体从一侧抽到另一侧。

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 分子泵分类:(a)涡轮分子泵。(b)复合分子泵 

涡轮分子泵也是一种机械式真空泵,通过高速旋转的多级涡轮转子叶片和静止叶片的组合进行抽气的,在分子流区域内对被抽气体产生很高的压缩比,从而获得所需要的真空性能。涡轮分子泵极限真空比扩散泵高,可达10-8pa。正常工作时需要一定的前级真空度,其真空度高低视泵不同略有差异,一般在1-200Pa之间,可采用机械泵作为前级泵。

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 立式涡轮分子泵的结构组成  

复合式分子泵是涡轮分子泵与牵引分子泵的串联组合,集两种泵的优点于一体,能在很宽的压力范围10-6-1Pa内,具有较大的抽速和较高的压缩比,大大提高了泵的出口压力。

 

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分子泵常见应用




分析(质谱分析、电子显微镜等)



半导体(电子组件、集成电路、柔性太阳能电池等)



光学/玻璃(热保护、增透、反射、光学滤光膜)



镀膜(表面保护、装饰涂料、显示器、屏幕)



真空冶金(真空炉、真空钎焊、真空烧结、真空合金)



泄漏检测(真空系统、车辆的油箱、安全气囊)



研究实验(医学核磁共振成像、核粒子物理,核聚变研究,激光应用等)



节能灯生产行业及相关

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 半导体产业反应气体的工艺条件

1-离子注入;2-反应蒸发离子喷镀;3-反应溅射;4-反应离子刻蚀;5-P刻蚀;6-等离子体化学气相沉积;7-低压化学气相沉积  

 

分子泵拆卸与注意事项

 

 定期对分子泵进行巡检,对泵体温度、噪声、振动等方面进行检查,及时发现设备故障,对于接近或达到保养周期的分子泵及时与厂家取得联系。

 对于故障分子泵,第一时间关闭分子泵进气口处的挡板阀或者插板阀,切断分子泵与真空腔室的连接。

 通过控制系统或分子泵控制器上的停止键,停止分子泵运转。

 观察分子泵的运转频率,当显示为“0”后,关闭电源,并断开主电缆。

 切断分子泵前级与预抽泵的连接,使整个分子泵与真空系统隔离。


 如果有气体吹扫接口或充气口等,请在分子泵破坏真空后断开相关的连接管路;如果无上述充气口,请在保证分子泵进气口处阀门、前级接口与预抽泵隔断阀门无泄漏的前提下,缓慢打开前级接口,往分子泵内充气,使分子泵内、外压力保持一致;当系统有多台分子泵并联使用时,一定要在充气前确保充气动作对其他分子泵不造成影响,否则请在工艺过程完成、整机停机后再进行充气操作。

 断开分子泵前级接口与前级泵的连接,切断冷却水路。

 将分子泵与高真空阀门或真空腔室的连接件卸下,取下分子泵。

 对于油润滑型分子泵,需将泵静止半小时后,拆下油池,卸下润滑油后,再进行包装发运。其他分子泵可直接进行打包发运,打包时尽量采用原包装。

 

分子泵故障处理


 

○ 分子泵使用中发现油发黑,请问油为什么发黑?或者多长时间油才会变黑?

● 原因:冷却不良,负载太大;解决方法:检查冷却系统,检查真空系统。

 分子泵在运转过程中,出现频率从正常下降至一定频率后又恢复到正常,之后又下降至一定频率,再恢复到正常,反反复复,更换电源后现象仍如此,请问该现象如何解释?

● 原因:负载太大,系统真空度不够;解决方法:检查系统。

 分子泵轴承为什么会烧毁?

● 原因:缺乏定期维护冷却不良导致过热没有及时换油抽除的气体中含有大量粉尘;解决方法:及时维护检查冷却系及时换油隔离粉尘。

 有防护网保护,为什么还会有大块碎玻璃掉入泵内?

● 原因:防护网破裂,前级管道破裂;解决方法:优化系统设计。

 真空度很好的情况下,分子泵油为何会返到前级管道?

● 原因:油池破裂或密封不良;解决方法:检查油池。

○ 正常使用下,为什么分子泵油池会出现裂纹或者变形?

● 原因:过热,负载大;解决措施:检查冷却系统。

○ 分子泵中经常掉出顶丝、镙钉等物体,如M5的顶丝等,请问是否对分子泵的使用有影响?应如何解决?

 原因:应是偶尔发生的事情,可能是平衡中遗漏的平衡钉,对分子泵没有影响。

○ 胶圈口分子泵要用多少卡钳,使用才安全?

 不作特殊限定,至少3个,按照法兰大小可选361224等。

 变频器电源在什么情况下会造成程序丢失或者错乱?

● 电压不稳强干扰高压打火人为解密。

○ 分子泵噪音大如何界定?是否有合格标准,是多少?

● 小于72db合格,噪音的大小不太好界定,需要专用仪器和特定的测试环境。

○ 分子泵是否对冷却有明确要求?如风冷需要外界温度是多少?如水冷则对水有何具体要求?如未达到要求会出现何后果?

 注意水温和水流量,冷却不良会导致无故停机、碎泵、油变黑等。

○ 分子泵电源存在接地、屏蔽等问题,应如何做才是最佳方式?

● 电源本身有接地线,只需要保证有良好接地就可以了;屏蔽主要是指对强磁场和强辐射的屏蔽。

 变频器电源,转速上升过程中就自动关机,即显示“Poff”

● 原因:电压低。

 分子泵叶片破碎的原因是?

 造成分子泵转子、定子打碎的原因比较多,归纳起来主要是以下几点:

误操作:比如突然的破真空,因为转子与定子叶片之间的空隙非常的小,如果叶片的材质比较薄或者比较软,突然的空气阻力会造成叶片变形,这样可能会造成转子定子之间的摩擦,导致打碎。

是异物掉入:没有安装过滤网肯定不行的,另外掉进去的东西不一定要多大,但如果硬度够了一样会造成伤害,轻则造成叶片边缘被打成锯齿状,重则打碎叶片。所以现在的设备商在安装分子泵的时候会尽量改为侧面90度或倒立安装,避免异物掉入。

电压的不稳定,特别对磁浮类的分子泵损伤较大。

前级泵的效率差:我们知道腔体内的大部分气体首先是通过前级泵抽出,真空达到一定程度分子泵才会启动。如果前级泵的效率差,分子泵就会比较吃力,启动速度慢,抽气时间长,电流高,分子泵温度升高等。

分子泵保养时的动平衡没有做好,这是技术的关键,动平衡差,振动就大,抽气效率就差,也容易造成轴承部分的过度磨损。

轴承部分没有使用原厂的标准轴承,效果和尺寸不标准等。


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