正航仪器整理复合式分子泵
1. 概述
由于涡轮分子泵的级工作压力较低 (10-1 ～ 1Pa) ，当仅用机械泵做前级泵时偏离机械泵的有效抽速范围，影响系统的抽气效果。此外，由于涡轮分子泵前级压力低，前级泵油和分子泵自身轴承润滑油的蒸气返流率 影响了分子泵入口的清洁程度。在某些领域中 ( 如半导体、等离子体刻蚀等 ) ，涡轮分子泵满足不了即要求高的本底真空，又需要在工作真空度范围内具有较大的抽速和良好的清洁条件的需求。这些都要求提高涡轮分子泵的前级压力和较高入 口压力下的抽速，以适应更多领域的需要。于是人们经过对涡轮分子泵和牵引分子泵的不断研究改进，利用两种分子泵的各自优点，将两者结合，提出了复合分子 泵。 70 年代初，法国的 Alcatle 公司首先研制成功 MODEL 型复合式分子泵。对于复合分子泵，国内也进行了许多研究。于 80 年代末及 90 年代初，中科院北京真空物理实验室和东北大学相继研制出涡轮一盘式复合分子泵和涡轮—筒式复合分子泵。
2. 复合式分子泵的结构特点
复合式分子泵是涡轮分子泵与牵引分子泵的串联组合，集两种泵的优点于一体。泵在很宽的压力范围内 ((10-6 ～ 1Pa) 具有较大的抽速和较高的压缩比，大大提高了泵的出口压力。法国 Alcatle 公司生产的一种采用气体静压轴承和动密封的复合分子泵，可以做到完全无油，且不用前级泵直接向大气中排气。
复合式分子泵的形式很多，按结构分，主要有两种：一种是涡轮叶片与盘式牵引泵的串联组合；另一种是涡轮叶片与筒式牵 引泵的串联组合。涡轮级主要用来提高泵的抽速，一般采用有利于提高抽速的叶片形状，级数在 l0 级以内。牵引级主要用来增加泵的压缩比，提高泵的出口压力。
盘式牵引级是在平板圆盘平面上按一定规律开出数条型线沟槽，然后将数块圆盘串接起来构成，型线有阿基米德螺线、对数螺线、圆弧线等。抽气时靠高速转动的圆盘对气体分子进行“拖动”，使其沿沟槽作由内向外及由外向内的往复折回的定向流动，从而达到抽气目的。
筒式牵引级是在圆筒形的转子或定子的圆柱面上开一定断面形状的沟槽，如矩形、圆弧形、三角形及其它形状的多头螺旋 槽。由于简式牵引泵型线沟槽开在转子圆柱外表面或泵体内表面上，因此可以充分利用圆柱外圆较高的线速度对气体分子进行动量传递，提高泵的抽气效果。在设计 制造中，可以通过改变螺旋沟槽通道与抽气方向之间的夹角 ( 螺旋升角 ) 来达到较理想的抽气效果。
在复合分子泵的设计中，必须处理好涡轮级与牵引级之间的应配和衔接关系。由于涡轮级有较大的抽气面积，抽速很大，而 牵引级沟槽抽气面积较小，在两种结构的联接处，由涡轮叶片压缩下来的气体分子的流动方式突然转变，使气体分子的运动在联接处由有序变成无序，至使返流增 加，抽气能力下降。因此，在设计时应在涡轮级和牵引级转换处加上过渡级结构，以提高泵的抽气性能。
随着复合分子泵的不断改进，其应用领域越来越广，在某些抽气系统上可以替代扩散泵，缩短了系统的抽气时间，并可获得无油污染的清洁真空环境。
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