用圖片展示來詳細解說低溫泵的結(jié)構(gòu)和工作原理

　　低溫泵是利用低溫表面冷凝氣體的真空泵，又稱冷凝泵。它可以獲得抽氣速率最大、極限壓力低的清潔真空，廣泛應用于半導體和集成電路的研究和生產(chǎn)，以及分子束研究、真空鍍膜設備、真空表面分析儀器、離子注入機和空間模擬裝置等方面。
 

　　低溫泵的工作原理是利用氣體在超低溫表面發(fā)生物理吸附而達到排氣的效果，是獲得潔凈真空的一種有效、快捷的方法。能夠達到*真空(10-11Pa)，有排氣速度快、無油和安裝方向不受限制等優(yōu)點。低溫泵的一級冷臺上，設置屏蔽罩和擋板，溫度維持在80K。二級冷臺維持在15K，上面設置低溫罩和活性炭吸附劑。

 

　　一般提到的低溫泵的使用介質(zhì)溫度稍微高點的在零下30攝氏度，更低的在零下220攝氏度，在設計師要考慮到材料的低溫性能，抗沖擊性(主要是Ak值)，介質(zhì)的理化性能，尤其像液氧液氮液氬液化天然氣這些介質(zhì)的揮發(fā)性。根據(jù)這些性能考慮密封結(jié)構(gòu)。
 

　　低溫泵能夠達到*真空(10-11 Pa)，有排氣速度快、無油和安裝方向不受限制等優(yōu)點，其構(gòu)造如下圖所示：
 

　　1—一級冷臺；2—二級冷臺；3—低溫罩；4—屏蔽罩；5—擋板
 

　　水蒸氣凝固在80K屏蔽罩和80K擋板上;氮氣、氧氣和氬氣凝固在15K低溫罩上;氫氣、氦氣和氖氣被吸附在15K低溫罩內(nèi)側(cè)的吸附劑上。低溫泵可以對所有氣體排氣，但是如果吸附的氣體量過多，則排氣速度降低。這時，需要將低溫泵加熱，放出吸附的氣體后，重新使用。
 

　　在低溫泵內(nèi)設有由液氦或制冷機冷卻到極低溫度的冷板。它使氣體凝結(jié)，并保持凝結(jié)物的蒸汽壓力低于泵的極限壓力，從而達到抽氣作用。低溫抽氣的主要作用是低溫冷凝、低溫吸附和低溫捕集。
 

　　①低溫冷凝：氣體分子冷凝在冷板表面上或冷凝在已冷凝的氣體層上，其平衡壓力基本上等于冷凝物的蒸氣壓。抽空氣時，冷板溫度必須低于 25K;抽氫時，冷板溫度更低。低溫冷凝抽氣冷凝層厚度可達10毫米左右。
 

　　②低溫吸附：氣體分子以一個單分子層厚 (10-8厘米數(shù)量級)被吸附到涂在冷板上的吸附劑表面上。吸附的平衡壓力比相同溫度下的蒸氣壓力低得多。如在 20K時氫的蒸氣壓力等于大氣壓力，用 20K的活性炭吸氫時吸附平衡壓力則低于10-8 帕。這樣就可能在較高溫度下通過低溫吸附來進行抽氣。
 

　　③低溫捕集：在抽氣溫度下不能冷凝的氣體分子，被不斷增長的可冷凝氣體層埋葬和吸附。