典型的分子泵與鋯鋁吸氣泵組合真空抽氣系統

2010-05-09 張以忱 東北大學

  采用鋯鋁16合金作為吸氣材料的新型泵一鋯鋁吸氣泵與濺射離子泵或分子泵結合,可以減少濺射離子泵或分子泵中氫的負載,構成比較理想的超高真空系統。例如,對于較大的真空容器或電真空器件排氣臺,為獲得10-8Pa 以上的超高真空度,較好的真空泵組合方式是分子泵加鋯鋁吸氣泵。在系統中利用渦輪分子泵作主抽泵,鋯鋁吸氣劑或鋯鋁吸氣泵作為輔助抽氣泵對電真空器件的排氣非常有意義,可以達到獲得潔凈超高真空的效果,該泵組配合可獲得10-11Pa 的極高真空,這也是現階段大型系統獲得極高真空的比較經濟的方式。

  圖1 所示為一臺用于電真空器件排氣的典型的分子泵加鋯鋁吸氣泵真空系統。

  由于渦輪分子泵對氫的壓縮比最小,所以分子泵系統中的殘余氣體主要是氫,分子泵的極限壓力主要取決于氫氣的分壓力。選用抽氫效率高的鋯鋁吸氣泵作為輔助泵與分子泵匹配,是分子泵真空系統獲得超高真空簡便、易行的措施。

  鋯鋁16 合金有著良好的吸氫性能。對于氫氣,即使在室溫下,也可以進行內部擴散。實測表明,GL16 型鋯鋁吸氣泵在工作溫度400℃下,對氫氣的名義抽速高達500 L/s。由于鋯鋁16 合金吸附氫氣是可逆進行,合金中的氫濃度完全取決于溫度。當溫度升高時,鋯鋁合金內部溶解的氫氣可被釋放出來,所以必須注意氫的平衡壓力和吸氣劑工作溫度及吸氣劑體內氫濃度之間的依賴關系(見圖2)。

 分子泵加鋯鋁吸氣泵真空系統

1.渦輪分子泵 2.高真空閥 3.放氣閥 4.GL16 型鋯鋁吸氣泵 5.B- A 規 6.熱偶規 7.粗抽閥 8.2X 型機械泵 9.前級閥

圖1 分子泵加鋯鋁吸氣泵真空系統

鋯鋁16 合金的氫平衡壓力曲線

圖2 鋯鋁16 合金的氫平衡壓力曲線

  實驗結果表明,在系統接近極限壓力時,鋯鋁吸氣泵采用較低的工作溫度,可以更有效的抽除殘余的氫,提高系統的極限真空度。由于分子泵、鉻鋁吸氣泵以各自獨特的抽氣性能與方式取長補短,所以組合真空系統并不一定需要進行嚴格的烘烤,即可在較短的時間內獲得超高真空。分子泵可以在較寬的壓力范圍內工作,有恒定的抽速,可以有效的抽除惰性氣體與碳氫化合物,對活性氣體分子也能很好的抽除作用。而鋯鋁16 合金是一種新型的非蒸散消氣劑,所以鋯鋁吸氣泵對H2、N2、CO2、CO、O2、H2O 等氣體有很高的抽速,這樣可以降低電真空器件殘余氣體中有害氣體的成份,從而保證分子泵加鋯鋁吸氣泵組合真空系統中清潔無油,從而改善殘余氣體的質量,大大地提高電真空器件的性能。

  由于分子泵加鋯鋁吸氣泵抽氣系統結構簡單,操作方便,用分子泵加鋯鋁吸氣泵獲得超高真空是一種良好的組合方式,可在超高或極高真空壓力范圍內的電真空器件的排氣及其它領域中得到應用。