真空泵的性能在很大程度上決定了真空系統(tǒng)的性能,在選用真空泵時,應(yīng)考慮以下幾點原則:
(1)能否獲得所需要的工作真空度和極限真空度。
(2)對被抽氣體是否有足夠大的抽速。
(3)真空系統(tǒng)的殘余氣體成分是否合乎要求。
(4)設(shè)備價格和維持運行費用的高低。
(5)可靠性和操作難易程度。
擴散泵系統(tǒng)是比較常用的高真空系統(tǒng),一般可以獲得10一~10巧Pa的工作真空,使用特別設(shè)計的擴散泵及采用性能良好的擴散泵油,再在泵的人口端使用擋油板和液氮冷阱,加以充分的烘烤除氣措施,可以獲得10 - Pa的極限真空。擴散泵系統(tǒng)的特點是對各種氣體都能抽除,適宜長時間連續(xù)工作,擴散泵沒有噪聲,價格比較低。缺點是開啟或停止系統(tǒng)工作很耗時,工作效率低,油污染嚴(yán)重。
用機械泵作為前級泵的渦輪分子泵系統(tǒng),是目前常用的高真空系統(tǒng),有取代擴散泵系統(tǒng)的趨勢。分子泵系統(tǒng)可以獲得10。1~10 -6Pa的工作真空,可達到10 -8Pa的極限壓強。分子泵系統(tǒng)的優(yōu)點:對各種氣體的抽速差別不大,起動快、油污染很輕,稱之為半無油系統(tǒng);能耗較低,容易做到自動控制。缺點:價格較高,顆粒物落人泵內(nèi)容易損壞。適用于要求油污染少且連續(xù)排除中等流量氣體的場合。
建立全無油的超高真空系統(tǒng),可以采用濺射離子泵和低溫吸附泵組成的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以獲得10。3—10。9 Pa的清潔真空,主要殘余氣體是H:。但這種配置由于吸附泵的排氣量有限,起動不方便,不適用于抽除氣體量大和頻繁起動的場合。如果用機械泵串聯(lián)擋油吸附阱代替吸附泵,可以克服吸附泵排氣量小的缺點,但代價是喪失了全無油的優(yōu)點。濺射離子泵系統(tǒng)的缺點是對惰性氣體的抽速很小,不適用于抽除以惰性氣體為主的負(fù)載氣體,另外其價格也較高。
鈦升華泵的特點是極限真空度高,可以達到10。9Pa,對活性氣體的抽速很大,但對惰性氣體的抽速為零,因此它不適用于作為經(jīng)常要排除空氣的真空系統(tǒng)的主泵,而適于在擴散泵、分子泵、濺射離子泵系統(tǒng)中作為提高極限真空度的輔助泵使用。
低溫冷凝泵是目前所有的真空泵中抽速最大、工作壓強范圍最寬、極限真空度最高(氣氦制冷機低溫冷凝泵可以達到10 -10Pa,液氦型低溫冷凝泵可以達到10 -i3 Pa)的真空泵,而且可以抽除所有氣體,能獲得全無油清潔真空。由于具有這些突出的優(yōu)點,氣氦制冷機低溫冷凝泵在需要大抽速、超高清潔真空的半導(dǎo)體、新型顯示器件及其他高科技研究和產(chǎn)業(yè)中獲得了日益廣泛的應(yīng)用。低溫冷凝泵的缺點是價格很高,運行中需要再生而不能長期連續(xù)抽氣。