采用離子阱

       離子阱的結(jié)構(gòu)原理如圖21所示,一般將離子阱安裝在油封機械真空泵的入口管路上。離子阱是利用冷陰極磁場約束氣體放電的原理,在一個水冷圓柱狀陰極筒的中心插入一根棒狀陽極(Ua=3kV),由一環(huán)狀永久磁鐵提供一個軸向磁場。離子阱工作在10～10-2Pa壓力范圍內(nèi),如果放電強度足夠大,當(dāng)油蒸氣分子穿過放電空間時,將被電子和離子轟擊打成碎片。然后在電極表面上聚合生成高分子量的碳?xì)涔虘B(tài)膜。

( a) 橫截面的電子軌跡(b)結(jié)構(gòu)示意圖

圖21 離子阱原理示意圖

      圖22示出一種帶水冷擋板的離子阱原理圖。阱由陽極、陰極、水冷板及磁鋼組成。陽極接3kV正高壓,陰極是阱殼體(接地)磁鋼裝在殼體外面,水冷板處于殼體內(nèi)部,對著機械泵的抽氣口。

圖22 帶水冷擋板離子阱原理圖

      機械泵工作時,返流的油蒸氣碰到阱內(nèi)的水冷板后,被反射到阱的殼體壁上。由于陽極與陰極之間有3kV的直流正高壓,電極之間可以產(chǎn)生氣體放電,放電形成的電子在由阱外部磁鋼產(chǎn)生的磁場的引導(dǎo)下進行螺旋形運動,使被抽氣體更為有效地電離。電離產(chǎn)生的離子在電場作用下,打到陰極(殼體壁)上,把已沉積在殼體壁上的油分子轟擊成碎片,并產(chǎn)生聚合物吸附在阱的內(nèi)壁上。

     離子阱的擋油效率可達(dá)99%,這種阱使用維護簡單,但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

設(shè)置冷凝擋油阱

       在系統(tǒng)的前級管路上設(shè)置低溫冷凝阱捕獲機械泵返流的油蒸汽分子,低溫冷凝阱的擋油率因冷阱的幾何形狀而異。對于低流導(dǎo)的液氮阱,擋油率甚至可達(dá)到99.9%。但半導(dǎo)體致冷冷阱,對機械泵油分解的輕餾份(如CH2等)均無效。

a.液氮擋油阱

      液氮冷阱捕獲油蒸氣的原理與擴散泵冷相同,也是利用低溫表面來捕獲油蒸氣的。這種阱可以使返油率降低97%。但是要經(jīng)常補給液氮,否則當(dāng)液面降低后, 阱的溫度升高,已捕獲的油分子又會釋放出來。鑒于這種原因,工程上使用不多。

b.半導(dǎo)體致冷擋油阱

       這種阱致冷原理與半導(dǎo)體溫差制冷障板相同。如果阱的溫度為-40℃,可以使返油率降低75%,可見擋油效果不如上述各類冷阱。但這種冷阱操作方便,清除油蒸氣分子容易,只要將制冷元件反向接通,冷端會變?yōu)闊岫?把吸附的油蒸氣清除。