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高真空油扩散泵是一种蒸气射流泵,其工作原理是把工作介质(扩散泵油)的动能在抽气方向上传给被抽气体来作为基础的。扩散泵的抽气过程是被抽气体扩散到油蒸气射流中而被携带到泵出口排除的过程。其工作极限真空度在10-2~10-5 Pa范围内。应用在设备上的扩散泵工作范围在10-2~10-4 Pa范围内。
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利用水冷挡油帽,使泵的抽速稍有损失外,可使返油率降低。对于许多应用场合是允许的。若在系统附加些管道、阀门和弯管,可使真空室的返流降低1/10~1/1000。若利用水冷式的光学密闭的障板,可限制主要返流,但使泵的抽速约下降50%。次要的返流(即冷凝在表面上的泵油迁移和再蒸发是表面温度和泵油蒸汽压的函数,到达真空室的这种返流量取决于设置在泵与真空室之间的冷阱的几何形状和温度,常用液氮( 77K)冷阱来捕集油分子。因此真空室的压力明显地低于泵油的蒸汽压。障板或冷阱不仅必须光学密闭,而且还必须使进入障板或冷阱的油分子与冷面少碰撞一次。对于使用吸附剂(如沸石)的障板,为避免油分子直线飞行,要设置交错的吸附剂托盘。沸石是一种含有直径比气体分子直径稍大的微孔物质。1盎司( 28.35g)沸石内部约有5英亩吸附面积,在小型超高真空系统中,使用分子吸附剂障板是有效的。因为在低压下,在几个星期内它能连续地吸附碳氢化合物和其它气体,并不需要液氮。
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扩散泵中的油在加热到沸腾温度(约为200度)后产生大量的油蒸气,油蒸气经导流管从各级喷嘴定向高速喷出。由于扩散泵进气口附近被抽气体的分压强高于蒸气流中该气体的分压强,被抽气体的分子便不断扩散到高速定向蒸气流中,随着蒸气流带走。气体分子随蒸气流碰到泵壁又反射回来,再受到蒸气流碰撞而重新沿蒸气流方向流向泵壁。经过几次碰撞后,气体分子被压缩到低真空端,再由下几级喷嘴喷出的蒸气进行多级压缩,由前级泵抽走,而油蒸气在冷却的泵壁上被冷凝后又返回到下层重新被加热,如此循环工作达到抽气目的。
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