低溫泵真空系統(tǒng)操作注意事項(xiàng)

2010-07-09 張以忱 東北大學(xué)

 。1)在低溫泵系統(tǒng)中,有時(shí)為了減少表面出氣,需要對(duì)工作室壁用液氮冷卻。但此時(shí),在解釋電離規(guī)讀數(shù)時(shí)就應(yīng)注意。即使室壁不冷卻,規(guī)在低溫系統(tǒng)內(nèi)的位置很重要,特別是否直接對(duì)著泵。由于電離規(guī)測(cè)量的是氣體密度而不是壓強(qiáng),若規(guī)內(nèi)氣體溫度為T(mén)1,而系統(tǒng)內(nèi)溫度為T(mén)2,則電離規(guī)壓強(qiáng)讀數(shù)是Pi=P(T1/T2)1/2,這里P 是系統(tǒng)內(nèi)的壓力。

  (2) 烘烤低溫泵真空系統(tǒng)時(shí)應(yīng)特別注意,由于低溫泵怕熱輻射,當(dāng)系統(tǒng)烘烤到450℃時(shí),可能導(dǎo)致泵的溫度升高到超過(guò)工作范圍,此時(shí)可以在泵和系統(tǒng)之間插入水冷擋板作為熱輻射屏蔽,但這會(huì)嚴(yán)重地減小抽速?梢园褤醢逯瞥珊婵緯r(shí)旋轉(zhuǎn)到屏蔽位置,結(jié)束后旋轉(zhuǎn)回去的類(lèi)似于蝶閥的結(jié)構(gòu)。檔板在屏蔽位置時(shí),系統(tǒng)的抽速減小了75%。

  (3)在抽氣系統(tǒng)操作時(shí),系統(tǒng)的操作者應(yīng)確保在工作過(guò)程中低溫泵的熱載荷不超過(guò)額定指標(biāo),尤其應(yīng)特別注意泵第一級(jí)吸附板上的熱載荷大小。為了確保低溫泵的熱載荷不超過(guò)指標(biāo)(尤其是第一級(jí)上的熱負(fù)載),應(yīng)采用某種形式的障板來(lái)減少射到第一級(jí)上的輻射用量。除了真空室壁附近300 K 的輻射外,第一級(jí)還接受來(lái)自諸如鍍膜室、加熱燈絲或?yàn)R射放電等熱輻射源。在許多過(guò)程中熱載荷可高達(dá)100 到150 W,此時(shí)就容易超過(guò)功率為35 到40 W 的膨脹機(jī)的容量。因而需要加某種形式的障板來(lái)減少射到第一級(jí)上的輻射通量。最簡(jiǎn)單的辦法是用反射的非冷卻障板。如果還不夠的話(huà),則需要采用帶冷卻的人字形障板。這種障板可以用水冷卻也可以用液氮來(lái)冷卻。

  (4)低溫泵在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中,尤其是在吸附劑被氦飽和時(shí),應(yīng)特別注意防止瞬時(shí)斷電,因?yàn)榧词故嵌虝r(shí)間停電,氦氣也會(huì)從吸附劑中釋放出來(lái),而且會(huì)把真空器壁上的大量熱量傳到抽氣表面上去。這時(shí)即使系統(tǒng)已經(jīng)粗抽到20 Pa 也解決不了問(wèn)題,因?yàn)槟且膊蛔阋宰柚惯B續(xù)的熱傳導(dǎo)現(xiàn)象發(fā)生。

  如果發(fā)生短時(shí)間斷電情況,即當(dāng)氦被猝發(fā)以后,則泵就不能再繼續(xù)工作,而需要再生了。如果停電時(shí)間較長(zhǎng),則可能使水蒸氣從第一級(jí)釋放出來(lái)并淀積在第二級(jí)上使吸附劑飽和,此時(shí)需要徹底再生。

  (5)操作中應(yīng)經(jīng)常檢查低溫泵的過(guò)壓安全閥是否正常,以防止安全閥失靈,對(duì)操作者和泵造成危害。

 。6)不能用低溫泵抽除有毒的或易爆及容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)氣體。因?yàn)榈蜏乇砻婵衫淠鞣N蒸氣,所以它會(huì)累積大量的沉積物,當(dāng)泵被升溫時(shí),低溫表面冷凝的某些沉積物就可能相互反應(yīng)或與大氣發(fā)生反應(yīng)。例如,硅烷和水蒸氣在77 K 時(shí)會(huì)起反應(yīng),產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)。如果泵中凝結(jié)著爆炸性氣體,則在泵突然升溫大量氣體放出時(shí),它們會(huì)流到被抽空的系統(tǒng)中去,此時(shí)如果電離規(guī)在工作就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重問(wèn)題。

 。7)低溫泵對(duì)所有氣體的抽氣能力并不是都一樣。低溫泵的抽氦和抽氫的能力要比抽其它氣體的能力差得多,在系統(tǒng)的組成和操作時(shí)應(yīng)考慮這一點(diǎn)。

  (8) 壓縮機(jī)需充以高純氦(99.999%)。氖是氦中最常見(jiàn)的雜質(zhì),它會(huì)凝聚在低溫級(jí)上并導(dǎo)致密封件磨損。

  表1 概括了在低溫泵抽氣系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的某些操作注意問(wèn)題。

表1 低溫泵系統(tǒng)抽氣注意事項(xiàng)

低溫泵系統(tǒng)抽氣注意事項(xiàng)