在实验室和工业应用中,需要抽取绝对真空环境时,常使用以下几种类型的真空泵。这些真空泵能够达到非常低的压强,接近绝对真空。主要的真空泵类型及其特点如下:
1. 扩散泵(Diffusion Pump)
特点:
- 能达到极高真空,通常在10⁻⁶至10⁻⁹ Torr(1.3×10⁻⁴至1.3×10⁻⁷ Pa)的范围内。
- 不含活动部件,可靠性高。
- 需要预先抽真空至中真空水平,再使用扩散泵进一步抽至高真空。
应用:
- 常用于电子显微镜、质谱仪、表面分析和高能物理实验。
2. 涡轮分子泵(Turbomolecular Pump)
特点:
- 适用于达到超高真空,通常在10⁻⁷至10⁻¹⁰ Torr(1.3×10⁻⁵至1.3×10⁻⁸ Pa)的范围内。
- 具有快速抽真空能力。
- 需要前级泵(如旋片泵)提供前级真空。
应用:
- 广泛用于半导体制造、真空镀膜和高能物理研究。
3. 油扩散泵(Oil Diffusion Pump)
特点:
- 使用油作为工作流体,可以达到10⁻⁶至10⁻⁸ Torr(1.3×10⁻⁴至1.3×10⁻⁶ Pa)的真空度。
- 需要高效冷却系统和前级泵。
应用:
- 常用于真空熔炼、真空退火和高真空实验设备。
4. 离子泵(Ion Pump)
特点:
- 能达到超高真空,通常在10⁻⁸至10⁻¹¹ Torr(1.3×10⁻⁶至1.3×10⁻⁹ Pa)的范围内。
- 不需要任何移动部件,长期运行稳定。
- 适合维持超高真空的静态环境。
应用:
- 应用于高能物理实验、真空电子设备和超高真空表面科学研究。
5. 冷凝泵(Cryopump)
特点:
- 利用低温冷凝技术,可以达到10⁻⁷至10⁻¹² Torr(1.3×10⁻⁵至1.3×10⁻¹⁰ Pa)的真空度。
- 需要低温制冷机系统。
- 对大部分气体有高效的抽气能力,但对氢气和氦气效果有限。
应用:
- 广泛应用于超高真空实验、半导体制造和低温物理实验。
6. 组合泵系统
特点:
- 通常将不同类型的真空泵组合使用,如机械泵(前级泵)与扩散泵、涡轮分子泵、或冷凝泵联合,以达到理想的真空度和抽速。
- 前级泵提供初级真空,主要泵负责达到和维持超高真空。
应用:
- 广泛用于要求从低真空到超高真空的各种应用场景,如电子显微镜、质谱仪、真空镀膜和材料研究。
总结
抽取绝对真空环境通常需要使用能够达到极高真空度的真空泵,如扩散泵、涡轮分子泵、油扩散泵、离子泵和冷凝泵。这些泵可以单独使用或组合使用,根据具体需求和应用场景来选择合适的泵类型和配置,确保能够实现和维持所需的真空度。