【原创】分子泵简介

wolun fenzibeng
涡轮分子泵
turbomolecular pump

利用高速旋转的动叶轮将动量传给气体分子，使气体产生定向流动而抽气的真空泵。涡轮分子泵的优点是启动快，能抗各种射线的照射，耐大气冲击，无气体存储和解吸效应，无油蒸气污染或污染很少，能获得清洁的超高真空。涡轮分子泵广泛用于高能加速器、可控热核反应装置、重粒子加速器和高级电子器件制造等方面。
结构和工作原理 1958年，联邦德国的W.贝克首次提出有实用价值的涡轮分子泵，以后相继出现了各种不同结构的分子泵，主要有立式和卧式两种,图1[立式涡轮分子泵的结构图] 为立式涡轮分子泵的结构图。涡轮分子泵主要由泵体、带叶片的转子（即动叶轮）、静叶轮和驱动系统等组成。动叶轮外缘的线速度高达气体分子热运动的速度（一般为150～400米／秒）。单个叶轮的压缩比很小，涡轮分子泵要由十多个动叶轮和静叶轮组成。动叶轮和静叶轮交替排列。动、静叶轮几何尺寸基本相同,但叶片倾斜角相反。图2[涡轮分子泵的静叶轮和动叶轮] 为20个动叶轮组成的整体式转子。每两个动叶轮之间装一个静叶轮。静叶轮外缘用环固定并使动、静叶轮间保持1毫米左右的间隙,动叶轮可在静叶轮间自由旋转。
图3 [动叶片的工作示意图] 为一个动叶片的工作示意图。在运动叶片两侧的气体分子呈漫散射。在叶轮左侧（图3a[动叶片的工作示意图] ）,当气体分子到达A点附近时，在角度 1内反射的气体分子回到左侧；在角度 1内反射的气体分子一部分回到左侧，另一部分穿过叶片到达右侧；在角度 1内反射的气体分子将直接穿过叶片到达右侧。同理，在叶轮右侧（图3b[动叶片的工作示意图] ）,当气体分子入射到B点附近时，在 2角度内反射的气体分子将返回右侧；在 2角度内反射的气体分子一部分到达左侧，另一部分返回右侧；在 2角度内反射的气体分子穿过叶片到达左侧。倾斜叶片的运动使气体分子从左侧穿过叶片到达右侧，比从右侧穿过叶片到达左侧的几率大得多。叶轮连续旋转，气体分子便不断地由左侧流向右侧，从而产生抽气作用。
性能和特点 泵的排气压力与进气压力之比称为压缩比。压缩比除与泵的级数和转速有关外，还与气体种类有关。分子量大的气体有高的压缩比。对氮(或空气)的压缩比为10(～10(;对氢为10(～10(；对分子量大的气体如油蒸气则大于10(。泵的极限压力为10(帕,工作压力范围为10(～10(帕,抽气速率为几十到几千升每秒（1升＝10(米(）。涡轮分子泵必须在分子流状态（气体分子的平均自由程远大于导管截面最大尺寸的流态）下工作才能显示出它的优越性,因此要求配有工作压力为1～10(帕的前级真空泵 分子泵本身由转速为10000～60000转／分的中频电动机直联驱动。

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呵呵，学习一下，

不错的帖子，感谢分享

这个讲座不错，很值得学习，感谢楼主的分享！

分子增压泵是基于拖动原理的高真空泵，同时具有优良的中真空抽气能力，是我国拥有独立知识产权的新一代真空泵。虽然姗姗来迟，但面对蓬勃发展的真空技术领域，正赶上了大好时机。分子增压泵的问世，使得广大的真空技术用户能在丰富多彩的泵种中增加了选择的机会。为了更好地为真空产业服务，特将该泵与有悠久传统的涡轮分子泵从工作机理的差异上做一简单介绍。
一、    涡轮分子泵和分子增压泵的相同点与不同点
1.    共同点：
涡轮分子泵和分子增压泵都是高真空泵，极限真空10-5Pa（10-7Pa）；都工作在很高的转速（数万转/分钟）；都有很高的压缩比（N2：108），所以都可以获得清洁真空。
2.    不同点
目前国内生产的以及绝大部分国外生产的涡轮分子泵都是立式泵，而分子增压泵是卧式泵，卧式泵对共振的控制比立式泵难度大；分子增压泵的工作压力和排气流量均比涡轮分子泵高出很多，可以达到数百帕；涡轮分子泵的转子是由涡轮叶片构成，而分子增压泵的转子是由平圆盘构成；涡轮分子泵工作在分子流状态，而分子增压泵可以工作在分子流和过渡流状态。

二、    涡轮分子泵和分子增压泵的工作原理
如要用通俗些的话语来说明两种泵的工作原理，可用家乐福超市的传送带式的电梯比作分子增压泵的拖动原理；而用“陷阱”（比较牵强）来形容涡轮分子泵的传输几率原理。
1.    涡轮分子泵的工作原理
此处的所谓“陷阱”比喻的是一种结构，使得气体分子沿某方向容易通过，而反方向难以通过。先看生活中的一个例子，图1是捕捉黄鳝的竹篓，这种结构使得黄鳝很容易从入口进入底部觅食，而极难从反方向逃逸，这便是一种陷阱。再看图2，这是一个假想的隘口，由于设计成这样的构造，显然，人从两个方向通过的难易程度是不一样的，如果人平均出现在入口的任一位置，那么从左向右，比从右向左容易通过，比例大约是5：1，这也是一种陷阱。对于图2的模型，可以引入一个物理量——传输几率，它可以这样来理解，以均等机会（概率相等）出现在入口任一位置的人通过隘口的可能性（概率）。显然对于图2，从左向右的传输几率为1，即都能通过，而从右向左的传输几率约1/5，即平均5人有1人可以通过。因此，如果起始时，隘口两边的人数相等，随后，便慢慢地在右边逐渐增多。传输几率在气体分子的运动中是一个非常重要的概念，比如气体分子通过一个长圆形管道，其难易程度可用该管道的传输几率来表征。当管道的长径比（l/r）一定时，传输几率是确定的，并且通常两个方向的传输几率也相同。
2．分子增压泵的工作原理
家乐福超市传送带式的电梯便是利用拖动作用来输送人群的。一个人如站在电梯上无疑可以从楼下被拖动至楼上。设想一个人站在电梯的斜面上不停地向上跳起、落下，最终也能被拖动到楼上。因为每一次落下时，都可以从传送带获得一个向上拖动的速度。虽然这种假设有悖于常理但却与分子的行为有相似之处。分子增压泵抽气的原理与上述的电梯拖动作用类似，但不可能沿着直线拖动分子，而是把直线运动转化为圆周运动来达到拖动的目的。为此，分子增压泵的抽气级的静轮（又称堵片）为空心金属圆环上由多条弧形金属条分割成六个螺旋通道。

楼上专家的图片还没有上传哦，别忘了