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油擴散泵在真空鍍膜機中的作用

當(dāng)達(dá)到10-1帕的時候，實際抽速只有理論的1/10，如果要獲得高真空的話，必須采用油擴散泵。

2020-08-18 11:18:0898

油擴散泵：機械泵的極限真空只有10-2帕，當(dāng)達(dá)到10-1帕的時候，實際抽速只有理論的1/10，如果要獲得高真空的話，必須采用油擴散泵。

由于油擴散泵是很早用來獲得高真空的泵，其由于造價便宜，維護方便，使用普遍，所以本文將重點討論。

油擴散泵的應(yīng)用壓強范圍是10-1帕-10-7帕，它是利用氣體的擴散現(xiàn)象來排氣的，它具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，抽速大（很高可以達(dá)到10+5升/秒）等特點。油擴散泵主要由泵殼、噴嘴、導(dǎo)流管和加熱器組成，里面主要添加擴散泵油（日本的型號是D-704#），根據(jù)噴嘴的多少可以分為單級泵和多級泵。

擴散泵底部內(nèi)儲存有擴散泵油，上部為進(jìn)氣口，右側(cè)旁下部為出氣口，在工作時出氣口由機械泵提供前置壓強，機械泵充當(dāng)前置泵。

當(dāng)擴散泵的油被電爐加熱時，產(chǎn)生的油蒸汽提供前置壓強，機械泵充當(dāng)前置泵。當(dāng)擴散泵油被電爐加熱時，產(chǎn)生的油蒸汽沿著導(dǎo)流管經(jīng)傘形噴嘴向下噴出。因噴嘴外面有機械泵提供的1-10-1帕的真空，故油蒸汽可噴出一段距離，構(gòu)成一個向出氣口方向運動的射流。射流很后碰上由冷卻水冷卻的泵壁，凝結(jié)為液體，流回蒸發(fā)器，即靠油的蒸發(fā)——噴射——凝結(jié)，重復(fù)循環(huán)來實現(xiàn)抽氣的。

由進(jìn)氣口進(jìn)入泵內(nèi)的氣體分子，一旦落入蒸汽流中，便獲得向下運動的動量，向下飛去，由于射流具有高的流速（約200米/秒），高的蒸汽密度，且擴散泵油具有高的分子量（300-500）故能有效的帶走氣體分子，因此在射流的界面內(nèi)，氣體分子不可能長期滯留，且在射流界面的兩邊，被抽氣體有很大的濃度差，正是因為這個濃度差被抽氣體能不斷的越過界面，擴散進(jìn)入射流中，被帶往出口處，在出口處再由機械泵抽走。

擴散泵的油蒸汽壓是決定泵的極限真空的重要因素，因此盡量選用飽和蒸汽壓低的泵油，其化學(xué)特性要好。

擴散泵不能單獨用來抽氣，一般要求泵的很大出口壓強為40帕。擴散泵的抽速決定于首一級噴嘴與泵體進(jìn)氣口口徑間環(huán)形面積的大小，抽速不是一恒定的值，而是隨著進(jìn)氣口的壓強而變化的，當(dāng)壓強在10-2～10-3帕的時候，擴散泵的抽氣速度是很快的，當(dāng)壓強小于5*10-4帕之后，擴散泵的抽氣速度很小，幾乎沒有抽氣能力（此時，進(jìn)氣口的壓強較高，由于空氣的密度較大，使蒸汽流形成不了高速射流以阻擋空氣的反擴散，所以抽速下降）。

擴散泵在安裝前要清洗，之后才可以裝入擴散油，油在加熱前，必須要先對泵抽真空，停機前要先將擴散泵油冷卻到60～70攝氏度，才可以關(guān)閉前級抽氣，而后關(guān)冷卻水。

由于油擴散泵是無法杜絕有返油的幾率，那么沒有辦法保證精密產(chǎn)品的100％純凈，特別是半導(dǎo)體行業(yè)，所以就有“高真空冷凝泵＋低真空機械泵”所組成的無油真空系統(tǒng)，冷凝泵組成的排氣系統(tǒng)不僅排氣效率極高，而且有效保證真空腔的清潔，保證產(chǎn)品的質(zhì)量（避免產(chǎn)品被污染、增強膜層與基板之間的附著力），但是其維護成本非常的高，造價昂貴，所以普及率沒有油擴散泵普遍。