分子泵的結(jié)構(gòu)和原理

分子泵的核心部件是旋轉(zhuǎn)葉片和固定葉片(圖1)。旋轉(zhuǎn)葉片的轉(zhuǎn)速達(dá)1800～90000rpm，葉片端的速度達(dá)數(shù)百m/s，接近分子的平均速度，通過(guò)和氣體分子的碰撞將氣體分子搬運(yùn)到排氣口。當(dāng)對(duì)向設(shè)置的旋轉(zhuǎn)葉片進(jìn)行高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣體分子從吸氣側(cè)運(yùn)動(dòng)到排氣側(cè)的幾率是A，氣體分子從排氣側(cè)反向運(yùn)動(dòng)到吸氣側(cè)的幾率是B。旋轉(zhuǎn)葉片撞擊氣體分子，氣體分子碰到固定葉片之后再次飛向下一個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片，最終被彈向排氣口，使得A>B，實(shí)現(xiàn)排氣功能。

分子泵的排氣速度 = 吸氣側(cè)開(kāi)口面積×11.6×A/B.p

  式中 p——壓強(qiáng)的上升值。

  葉片的角度大，則排氣速度大，壓縮比小。葉片的角度小，則排氣速度小，壓縮比大。分子泵的排氣速度基本上不受氣體種類的影響，泵的極限壓強(qiáng)可達(dá)10-8 Pa，但是對(duì)輕分子/原子，排氣速度會(huì)有所降低。

分子泵是一種高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械泵，因此對(duì)平衡的要求很高，對(duì)固體異物非常脆弱，通常要在分子泵的入口處安裝金屬過(guò)濾網(wǎng)。分子泵在工作過(guò)程中，如果壓強(qiáng)突然惡化，則有可能損壞葉片。

常規(guī)的分子泵使用軸承來(lái)確保葉片的高速旋轉(zhuǎn)。新型的分子泵采用磁懸浮構(gòu)造，使得葉片轉(zhuǎn)速不斷提高的同時(shí)，更使分子泵適合超高真空系統(tǒng)，也延長(zhǎng)了分子泵的使用壽命。

  分子泵與油封式旋片泵和渦輪式干泵相比，工作環(huán)境更加清潔，而且可以達(dá)到極高的真空度。但是，分子泵不能在大氣壓下工作，必須和其他能夠在大氣壓下工作的粗抽真空泵(油封式旋片泵或渦輪式干泵)聯(lián)合使用。分子泵構(gòu)造復(fù)雜、價(jià)格昂貴，高速旋轉(zhuǎn)工作時(shí)會(huì)有振動(dòng)。