真空泵-机械泵精.ppt

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1、真空泵-机械泵第1页，本讲稿共16页如果平均自由程 真空室尺寸 分子流分子流 分子的运动互相之间是独立的，分子与墙壁表面的碰撞速率决定真空泵的抽气速度。真空度真空度如果平均自由程 真空室尺寸 粘滞流粘滞流分子运动互相影响分子与分子的碰撞决定抽气气流动力学，抽气气流动力学，真空度真空度真空获得技术真空泵获得真空的方法：使用真空泵或者吸气剂，真空泵是获得真空的最重要工具。真空泵性能指标决定真空度高低。第2页，本讲稿共16页抽气速率的计算:通常情况下,真空泵的抽气量 正比于真空室气压 P,泵抽速 S 定义为：S 单位：升/秒,/sQ=PS，因此分子数减少速率为：流量为：at T=constPV=NR

2、T,N是分子总数at T=const第3页，本讲稿共16页通常稳态条件下，抽气管道中的流量是守恒的，即：Q=P1S1=P2S2pump 25/spump 1500/sP1P2P2=100 P1第4页，本讲稿共16页pump500/sP1,P2连接管道，流导为：S1S2D=直径,in cmL=长度,in cmC=流导,in/s例子 1D=15 cmL=20 cmC=2025/sS1=401 /s例子 2D=10 cmL=20 cmC=600/sS1=273 /s真空泵昂贵真空泵昂贵.连接管便宜连接管便宜.分子流条件下C有管道的真空泵抽速：第5页，本讲稿共16页管道流导的计算：管道并联的流导C=C

3、1+C2管道串联的流导第6页，本讲稿共16页D=直径,in cmL=长度,in cmC=流导,in/sPav=管道内平均气压,in torr 分子流条件,D 5 cm,P mtorrPavC D 5 cm,L=constviscousmolecularmtorrl=5 cm 1 mtorr管道流导的计算：第7页，本讲稿共16页pump 2100/spump 1500/sChamer 1gas inlet,N21x10-3 torr/s connecting tube1 cm inner diameter10 cm lengthgas inlet,O21x10-4 torr/s Chamer 2

4、估计:P(N2)in chamber 1P(N2)in chamber 2P(O2)in chamber 1第8页，本讲稿共16页抽空时间计算：抽空时间计算：抽气流量方程 例子V=1000 S=500 /st=2 s每 2.3 t,气压降低10倍实际上实际上,真空度真空度 from 10-6 torr to 10-7 torr，却需要比上述估计长得多的时间，却需要比上述估计长得多的时间为什么？为什么？器壁表面脱气。器壁表面脱气。因此腔体材料的选择十分重要，特别是高真空系统因此腔体材料的选择十分重要，特别是高真空系统第9页，本讲稿共16页各类真空泵的抽速真空泵的分类抽气式1.旋片式真空泵2.扩散

5、泵3.涡轮分子泵4.分子拖拽泵吸气式1.冷凝泵2.离子泵3.升华泵第10页，本讲稿共16页常用真空泵的原理:机械泵:油旋片泵,罗茨泵干式叶片泵,辊对泵,隔膜泵扩散泵涡轮分子泵离子和升华泵冷凝泵抽速工作气压压缩比气体选择性第11页，本讲稿共16页旋片式机械泵Mechanical Pump第一级:down to 10-1 torr第二级:down to 10-3 torr第12页，本讲稿共16页inlet第13页，本讲稿共16页密封,润滑返流 分子筛过滤油式干式(无油)密封不好寿命短污染Inlet pressure:10-3 torr torr atmheavy load at high pres

6、sureOutlet pressure:1 atm 1.1 atmlimited by oil vapor&air back leak第14页，本讲稿共16页抽速大PinPout压缩比低 10净抽速Qnet=Pin Sfor-PoutSbackIf Pout is high,Qnet can be reduced to 0此时 Pout/Pin 达到，因此 K=Pout/Pin=Sfor/Sback 罗茨泵罗茨泵压缩比定义：to 机械泵第15页，本讲稿共16页对辊泵干式寿命短(5000 hrs)抗腐蚀性低Inlet pressure:10-3 torr torr atmOutlet pressure:1 atm 1.1 atm第16页，本讲稿共16页