由于蒸氣流的上方被抽氣體的分壓強(qiáng)大于蒸氣流內(nèi)該氣體的分壓強(qiáng),故氣體分子不斷地由較高分壓強(qiáng)區(qū)向較低分壓強(qiáng)區(qū)的蒸氣流中擴(kuò)散,并被超音速的蒸氣流分子碰撞,氣體分子因而得到一個指向泵前級方向的速度分量,從宏觀上看,好象氣體分子被蒸氣流逐級向下推送。原來體積較大、壓強(qiáng)較低的氣體,經(jīng)過幾級蒸氣流的壓縮后,到達(dá)前級空間時,已成為體積較小、壓強(qiáng)較高(10-3托以上)的氣休,隨即被前級機(jī)械泵抽走。而從噴口噴出的蒸氣流落到水冷泵壁上,被冷凝成液體流回到分餾鍋內(nèi),再受熱變成蒸氣。如此反復(fù)循環(huán),逐漸在噴嘴的上端和附近便形成了一個低壓強(qiáng)區(qū)域,被抽容器內(nèi)的壓強(qiáng)便不斷降低。
高速的蒸氣流對前級真空室里的高壓強(qiáng)氣體來說,如同一道屏障,阻止它返回高真空端。這種泵高真空端壓強(qiáng)一般可低到10-8托以下,而前級壓強(qiáng)可高前10-1托,因此,氣體壓縮比高達(dá)億倍以上,這也是其他泵種無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。但由于種種原因,泵液蒸氣分子不可避免的會返流入高真空端而污染真空系統(tǒng)和被抽容器或器件,這是必須設(shè)法消除的。經(jīng)過人們多年對擴(kuò)散泵的泵型結(jié)構(gòu)、抽氣機(jī)理研究,對使用各種類型阱在不同條件下的擋油效率的研究,對擴(kuò)散泵液、返油機(jī)理、擋油帽結(jié)構(gòu)等問題的研究,使擴(kuò)散泵技術(shù)取得了可觀的進(jìn)展:抽速效率(何氏系數(shù))可做到大于50%,最大工作能力每千瓦高于1托·升/秒,前級反壓強(qiáng)優(yōu)于0.5托,不用冷阱直接抽氣極限壓強(qiáng)可達(dá)1 x10-9托,抽氣速率比老式泵已提高兩倍,最大容許排出壓強(qiáng)、耐久性等均得到加強(qiáng)。總的來說,關(guān)鍵的問題是由于低蒸氣壓泵液和返流控制研究的進(jìn)展,才使得用油擴(kuò)散泵來獲得超高或極高真空和“清潔”真空成為可能。只要能徹底防止材料溶解氫的影響、徹底烘烤去氣、防止?jié)B透,即盡量減少材料和泵壁放氣帶來的污染,用擴(kuò)散泵獲得最終極限壓強(qiáng)達(dá)10-16托量級目前看來是有可能的。 |