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【高斯摩分享】什么是渦輪分子泵?

來源:高斯摩(成都)國際貿易有限公司   2025年04月29日 08:51  

渦輪分子泵

渦輪分子泵是一種高真空泵,通過高速旋轉的渦輪葉片將氣體分子從進氣口定向抽向排氣口,通常與前級泵(如旋片泵)聯用,實現10?11~10?1 Pa(超高真空至中真空)的壓力范圍。其特點是無油污染、抽速快,廣泛應用于半導體、科研、鍍膜等領域。


1. 結構與工作原理

(1)核心組件

  • 轉子葉片:多級鋁合金或鈦合金渦輪葉片(轉速約20,000~90,000 RPM)。

  • 定子葉片:與轉子交錯排列,形成氣體通道。

  • 電機:高頻交流電機或磁懸浮軸承電機(避免機械磨損)。

  • 排氣口:連接前級泵(如旋片泵),排出壓縮后的氣體。

(2)工作原理

  • 動量傳遞:高速旋轉的葉片撞擊氣體分子,使其向下級運動(分子流態下有效)。

  • 壓縮比:每級葉片對氣體進行壓縮,最終由前級泵排至大氣。

  • 工作壓力范圍:依賴分子流狀態(需氣體分子平均自由程>葉片間距)。

  • :渦輪分子泵在分子流態(壓力<10?1 Pa)下效率高,需避免大氣壓下啟動(會過熱損壞)。


2. 關鍵性能參數

參數說明
極限真空可達10?11 Pa(磁懸浮泵),常規泵10??~10?? Pa。
抽速(Speed)單位:L/s 或 m3/h,與氣體種類有關(如對N?抽速>對H?)。
壓縮比對重氣體(如Ar)可達10?,輕氣體(如H?)較低(約103)。
轉速通常30,000~60,000 RPM,磁懸浮泵可達90,000 RPM。
啟動時間從啟動至全速需2~10分鐘(磁懸浮泵更快)。

3. 渦輪分子泵 vs. 其他真空泵

泵類型壓力范圍(Pa)優點缺點
渦輪分子泵10?11~10?1無油污染、抽速高價格高、需前級泵
擴散泵10??~10?2耐粉塵、成本低需油蒸氣、維護復雜
離子泵10?12~10??無振動、極限真空高抽速低、僅適用于潔凈環境
低溫泵10?12~10?3無振動、抽速極大需液氦/制冷機、成本高

4. 典型應用

  • 半導體制造:晶圓刻蝕、離子注入設備的超高真空環境。

  • 科研儀器:電子顯微鏡(TEM)、粒子加速器、質譜儀。

  • 光學鍍膜:制備高純度薄膜(如AR鍍膜)。

  • 航天模擬:太空環境模擬艙的抽氣系統。


5. 選型與使用注意事項

(1)選型要點

  • 抽速匹配:根據腔體體積和所需真空度計算(如100 L腔體抽至10?? Pa需抽速≥50 L/s)。

  • 氣體類型:輕氣體(H?、He)需選擇高壓縮比型號。

  • 軸承類型

    • 機械軸承:成本低,壽命約3~5年。

    • 磁懸浮軸承:無磨損,壽命長,但價格高。

  • 兼容性:避免腐蝕性氣體(如Cl?、HF)或粉塵環境。

(2)操作與維護

  • 啟動順序:先開前級泵(至10?1 Pa以下),再啟動渦輪泵。

  • 停機保護:停機前繼續抽氣至低溫(防止軸承油蒸氣反流)。

  • 防振動:安裝時需減震底座,避免影響精密設備。

  • 定期保養:檢查軸承狀態、清潔進氣口濾網(若配置)。


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