渦輪分子泵的工作原理與結構型式

渦輪分子泵的工作原理與結構型式　
首先介紹了渦輪分子泵的工作原理，結構型式及其優缺點。為了利用渦輪分子泵，獲得清潔真空，國外多利用干式機械泵作其前級泵，構成無油的真空系統。然而，目前國內渦輪分子泵多以油封機械泵為其前級泵，構成了有油真空系統，如果操作不當，很難避免油蒸汽返流，對真空系統的污染。利用有油系統獲得清潔真空，國內外都有一些有效防止返流的措施和成功的操作經驗。這些對用戶正確選擇和使用渦輪分子泵有油系統獲得清潔真空，有一定的參考價值。

　　當今，現代化的半導體行業中，越來越多地應用渦輪分子泵。如濺射、刻蝕、蒸發、注入、分子束外延、離子加工等設備都需要在真空環境下運行。又如電子顯微鏡，表面分析儀器，殘余氣體分析儀及氦質譜檢漏儀等也經常使用渦輪分子泵來抽真空。此外，在宇宙模擬設備、核聚變裝置、太陽能集熱管鍍膜生產線上也都改用大型渦輪分子泵或低溫泵來代替油擴散泵系統，以防止油蒸汽的污染。因此，最近十幾年來，渦輪分子泵，在國內、外都得到了顯著的改進和發展。在渦輪分子泵的應用日益增加干式的前級泵還沒有大量普及和應用的情況下，有時還不得不用油封機械泵來作渦輪分子泵的前級泵。因此，針對這種現狀，對渦輪分子泵的合理選用和正確操作是很重要的。弄清楚渦輪分子泵的特點和使用方法，對用戶是很必要的。

　　渦輪分子泵的結構型式與工作原理

　　渦輪分子泵在結構上有立式和臥式之分，如圖1（a、b）為立式泵結構示意圖，圖2 為臥式泵結構示意圖。

           
　　　　
　　圖1（a）立式渦輪分子泵結構示意圖
　　
　　圖1（b）帶磁軸承的立式渦輪分子泵結構示意圖

       
　　　　
　　圖2 臥式渦輪分子泵結構泵意圖
　　
　　渦輪分子泵的工作原理很簡單。當氣體分子以VP1 碰撞到運轉速度為VB（400 m/s）的表面上，就會被攜帶轉向到葉片的運動方向上如VP2。（如圖3） 典型的渦輪分子泵是在分子流范圍內工作的。入口壓力可以1×10- 3 Torr 延至10- 11 Torr。渦輪分子泵葉片在非常高的速度下，使氣體分子被連續不斷地折射，轉向和壓縮，氣體分子被葉列壓縮到前級側后被前級泵排出。典型的前級泵多為小型的油封式旋片泵或干式機械泵。

       
　　　
　　圖3 渦輪分子泵的工作原理示意圖
　　
　　泵中的這種旋轉的渦輪葉列稱為轉子，被裝在由軸承支撐的軸上。兩個轉子葉片圓盤之間有靜止的渦輪葉片稱作定子。它安裝在泵殼內，每一對轉子和定子構成一級壓縮。氣體分子通過泵的入口經多級葉列壓縮后排到出口處，多級壓縮可有很高的壓縮比，故在入口處可獲得非常低的壓力（非常高的真空度）。