低温真空设备泵工作原理

低温泵工作原理

低温泵抽气的两种方式：低温冷凝和低温吸附。低温冷凝是指利用低温将可凝性气体凝固在冷板上，从而达到抽真空的目的。低温吸附是基于基体与碰撞的气体分子之间的束缚力而产生的对气体分子的相对固定。将不可凝性气体吸附而达到抽真空的目的。在15K到80K温度范围，水蒸气、二氧化碳、氧、氮气、氩气等气体在接触到低温冷凝板时被凝结，而氢气、氦气、氖气等难冷凝气体则被吸附材料吸附。

低温泵工作原理

低温沉积层上面平衡压力和低温沉积温度之间的关系

低温泵构成

低温泵通常是由四部分组成，分别是低温泵壳体、低温冷源、冷凝板、低温吸附材料。低温冷源有两种形式，一种是用低温介质，如液氮、液氦或冷氦气，另一种是低温制冷机，冷源用来创造低温环境。冷凝面用来冷凝气体达到抽气效果，低温吸附材料用来将难冷凝的气体吸附。

低温泵构成

低温泵按冷源提供方式分类

1、利用低温液体做冷源：如液氮和液氦。此种低温泵特点是性能可靠多用在大型特殊用途。

贮液式低温泵

2、利用低温制冷机做冷源低温泵。常用的制冷机有斯特林制冷机，GM制冷机和脉管制冷机等。这种低温泵通常是中小型的，通用型使用方便，一般没有安装方向的要求。

制冷机低温泵

3、低温液体和制冷机联合做冷源。一般采用液氮和GM制冷机联合。此种低温泵口径较大，使用在大型设备上，抽速大。

液氮与制冷机联合低温泵

低温泵的特点

1、极限真空度高。一台标准型的低温泵，其极限真空度可达10-7Pa，必要时，在不加其它辅助泵的情况下也可以做到10-9Pa，而理论上，甚至于达到更高。

2、抽速大。对空气而言，在同口径的情况下低温泵差不多比分子泵和油扩散泵抽速大1/3。低温泵在抽除水蒸汽和其他潮湿混合气方面具有较大抽速，大多数情况下，水蒸气是真空系统的主要负荷，低温泵的高抽速使得建立真空的速度比其他真空泵快，可以大大提高产品产出量。低温泵在抽取轻质量分子方面也具有较大抽速，在要求大抽速的真空设备中，低温泵是最经济的。低温泵可以在很小的口径提供大的抽速。

低温泵与同口径分子泵抽速对比

3、洁净无油。低温泵真空室无任何运动部件，真正意义上的“无油”真空泵。切换压力高。减少抽气时间，不会产生返油，低温泵在获取洁净和无油真空方面，具有其他产品无法相比的优势。

4、运行成本低。只需提供水电，维护费用低，低温泵工作，前级泵休息。

5、安全可靠。 真空腔内无任何运动部件，高稳定性，可承受固体颗粒的入侵，也不会带来密封问题， 低温泵是基于低温冷凝和吸附而工作的，不需要其他电子材料，不会有波动 不受真空突然破坏的影响，对断电的”真空惯性“，可有效保护加工器件。

6、使用方便，工作只需电力和水，可任意方位安装可智能控制，可实现无人值守或远程遥控 即停即开，低温泵还可进行选择性的抽取某种气体。

低温泵的选型原则

低温泵生产厂家对低温泵型号的命名各不相同，没有统一的规定，但其规格基本上都是以口径来定。对低温泵的选型，主要考虑：抽气速度、使用的真空范围、被抽气体最大流量、抽气容量和启动时间。

低温泵性能名词解释

低温泵的选型步骤

1、计算系统所要求的抽速，选择相对应抽速的低温泵；

2、根据工作时某一气体流量，复核是否超过低温泵允许的通导；

3、根据系统的放气量，计算低温泵的再生周期，看是否满足工艺的要求；

4、查看系统工作时热源是否影响低温泵，必要时从结构上进行改进。