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技術(shù)文章

簡(jiǎn)析氣體低溫冷凝泵的三大作用

閱讀：545發(fā)布時(shí)間：2021-11-16

 　　氣體低溫冷凝泵是利用低溫表面冷凝氣體的真空泵。泵內(nèi)設(shè)有由液氦或制冷機(jī)冷卻到至低溫度的冷板。它使氣體凝結(jié)，并保持凝結(jié)物的蒸汽壓力低于泵的至大壓力，從而達(dá)到抽氣作用。低溫抽氣的主要作用是低溫冷凝、低溫吸附和低溫捕集。
　　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上，其平衡壓力基本上等于冷凝物的蒸氣壓。抽空氣時(shí)，冷板溫度必須低于25K；抽氫時(shí)，冷板溫度更低。低溫冷凝抽氣冷凝層厚度可達(dá)10毫米左右。
　　低溫吸附：氣體分子以一個(gè)單分子層厚（厘米數(shù)量級(jí)）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。如在 20K時(shí)氫的蒸氣壓力等于大氣壓力，用 20K的活性炭吸氫時(shí)吸附平衡壓力則低于帕。這樣就可能在較高溫度下通過(guò)低溫吸附來(lái)進(jìn)行抽氣。
　　低溫捕集：在抽氣溫度下不能冷凝的氣體分子，被不斷增長(zhǎng)的可冷凝氣體層埋葬和吸附。
　　作為完整的抽氣系統(tǒng)，氣體低溫冷凝泵由兩部分組成，主體為真空泵體，第二部分為壓縮機(jī)。現(xiàn)在得到廣泛應(yīng)用的都是制冷機(jī)式低溫泵，其核心是低溫制冷機(jī)。
　　其工作基本流程為：氦氣首先被壓縮到高溫高壓狀態(tài)；再通過(guò)熱交換器被冷卻為常溫氦氣；經(jīng)純化后的高純氦氣之后經(jīng)汽缸完成絕熱膨脹，變成低溫氦氣。如此不斷循環(huán)，氦氣被不斷降溫，成為制冷介質(zhì)-低溫氦氣。
　　氣體低溫冷凝泵可以獲得抽氣速率至大、至大壓力至低的清潔真空，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)備、真空表面分析儀器、離子注入機(jī)和空間模擬裝置等方面。

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