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深圳仪器技能整理低温泵

时间:2016-01-05 11:39来源:正航仪器 作者:网络编辑 点击:

♤ 低温泵是使用低温(低于100K)表面冷凝和吸附气体来取得和坚持真空的泵。

★ 低温泵的抽气原理与分类
♤ 北方的冬季,在玻璃窗上常结一层霜,这即是低温抽气效果水蒸汽凝聚在0oC以下的玻璃表面上,使空气中水蒸汽的分压强下降了,抵达了抽除水蒸汽的意图。
♤ 同理,假如设法使某一固体表面温度足够低,使其低于空气中首要气体成分的饱满蒸汽压温度,空气中大部份气体被凝聚,抵达了抽真空的意图。按这种原理抽真空的泵叫低温冷凝泵。
♤ 使用低温表面上的吸附剂和打在其上的气体分子发作吸附而抵达抽气效果的泵叫作低温吸附泵。
♤ 依据所用吸附剂不相同,又可分为三种类型:1)非金属吸附剂泵:以 活性炭、分子筛等为吸附剂。2)金属吸附剂泵:以蒸腾或提高在冰脸上的钛、钽、铝等金属或其合金为吸气剂。3)气体霜也有相似吸附剂相同的吸气效果,象二 氧化碳、水蒸汽等易冷凝的气体,在低温表面上凝聚的一同,将不易冷淀的气体(如氦)也一同掩埋或吸附抽除。
♤ 假如按供低温介质的方法分类,又可分为贮槽式、接连活动式和闭循环小型制冷机低温泵。
★ 低温泵的构造
♤ 图6是一种低温冷凝泵。它由三种部件构成,一是由低温介质(液氦)冷却的抽气表面;二是各种形状和温度的辐射屏(图中是人字形障板,液氮温度);三是泵体。
正航仪器细节图
♤ 实践使用的低温泵常将低温冷凝与吸附效果结合起来,构成如图7所示的结卡勾。对各种气体都能抽除。
正航仪器详细图
♤ 图8是闭循环小型制冷机低温泵它由低温泵、紧缩机和胀大机等部份构成。制冷介质氦气由紧缩机紧缩,经进气管到胀大机。
♤ 这时进气阀门翻开,胀大机活塞在专 用电机股动下向上运动,使胀大机下腔充溢高压气体。当活塞抵达上部顶端时,封闭进气阀,一同翻开排气阀,使胀大机与低压端相通,气体胀大制冷,活塞向下移 动把冷量贮存在活塞内的蓄冷器中。
♤ 如此屡次循环,便在一、二级冷头处别离取得低于80K和20K的低温文所需的制冷功率,并使气体在低温面上凝聚,在活性 炭上吸附而被抽除。
东莞正航仪器细节图
★ 低温泵的特性
★ 低温冷凝泵的理论抽速:
东莞正航仪器设备详细图 
♤ 式中 A为冷却面的面积cm2;Tg为被抽气体温度K;M为被抽气体分子量;R为气体常数,假如抽20oC空气,则Smax= 11.6A(L/scm2),若冰脸为9m2,其抽速可达106(L/s)。
★ 低温冷凝泵的实践抽速:
♤ 从(7)式可见,理论抽速与容器中的压强和冰脸温度无关,这是不可能的。
♤ 实践上对低温冷凝泵来说,当被冷凝泵抽除的气体压强等于冷凝物在低温表面温度下的平衡压强时,冷凝泵就失去了抽气才能,抽速为零。
★ 因而,泵的实践抽小于理论抽速,被抽气体压强和冰脸温度对抽速的影响:
东莞正航仪器图 
♤ 式中Pg为被抽气体压强(Pa);Ps为在冰脸温度下,被抽气体的蒸汽压强(Pa);Ts为冰脸温度(K)。
★凝聚系数对冷凝泵抽速的影响: Sa= a·Spt    (9)
♤ 式中 a是凝聚系数,其值受许多要素影响。通常由试验断定。例如300K的H2O,打在77K冰脸上a=0.92;He打在4.2K5A分子筛上a=0.7;H2打在4.2K铜板上a=0.5~0.75等等。
♤ 屏蔽通导对抽速的影响:低温泵为削减低温介质耗费,减轻低温板的热负荷,通常在低温板周围加上辐射屏,这时低温泵的抽速要遭到辐射屏流导的影响。
 ♤ 1/Su = 1/Sa + 1/u 式中Su为思考辐射屏后低温泵的抽速(L/s);u为辐射屏的通导(L/s);Sa为无辐射屏低温板的实践抽速(L/s)。
♤ 凝聚层对冷凝泵抽速的影响:冷凝泵在作业一段时间今后,低温表面大将凝聚必定厚度的固态气体层。对冷凝泵的抽速有必定影响。
♤ 其影响首要取决于冷凝层 的性质,也即是取决于冷凝层的构造和类型。冷凝层的导热率是冷凝层的类型和构造的杂乱函数。、
♤ 假如堆积速率低,冷凝层能够有一个玻璃状表面,凝聚层热传导 好,对抽速简直无影响;假如堆积速率高,冷凝层呈现相似雪花状构造,热传导欠好,会下降抽速,但对捕集非凝聚性气体是有利的。
低温冷凝泵的极限压强抵达极限压强时,泵的抽速为零。从(8)式可得:
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