渦輪分子泵的優(yōu)缺點(diǎn)
1、優(yōu)點(diǎn)
由于渦輪分子泵在某些方面，要比低溫泵、離子泵和擴(kuò)散泵表現(xiàn)得更優(yōu)越。故在一般情況下，多選用渦輪分子泵。它的優(yōu)點(diǎn)有：
(1)清潔，無(wú)油蒸汽返流
渦輪分子泵可不用任何阱，按操作規(guī)程工作，就能為被抽容器提供一個(gè)極為清潔的真空環(huán)境，且不含有任何碳?xì)浠衔�。由于現(xiàn)代的渦輪分子泵除大泵外很少用油潤(rùn)滑的了，對(duì)于小泵多用油脂潤(rùn)滑，也有用空氣軸承的，但磁懸浮軸承用得較多。近幾年來(lái)也有不少干式前級(jí)泵出現(xiàn)，使渦輪分子泵系統(tǒng)不存在油蒸汽返流，使它真正成為一種清潔的干式高真空泵（如圖4）。
極限壓力為2×10-7 Pa
圖4 渦輪分子泵典型的殘余氣體的頻譜圖
圖4 表明渦輪分子泵系統(tǒng)中不含有碳?xì)浠衔�，曲線(xiàn)上17 和18 為OH+ 和H2O+。
(2)使用方便
在許多應(yīng)用中，渦輪分子泵可不用高真空閥門(mén)或粗真空閥。只是簡(jiǎn)單地一按電鈕，泵便能開(kāi)始工作。從大氣壓力可降至極限壓力。這種系統(tǒng)可以通過(guò)渦輪分子泵進(jìn)行粗抽，可一直加速到工作速度為止。這樣就可以不用閥門(mén)、管道、阱、閥門(mén)控制器等真空元件。同時(shí)也消除了這些元件所帶來(lái)的故障。因此渦輪分子泵系統(tǒng)所占的空間小，而且渦輪分子泵的安裝方向不受限制，可在任意方向安裝（用油潤(rùn)滑的泵除外，它只能在垂直±5°范圍內(nèi)工作）。這個(gè)特點(diǎn)，可用于安裝位置受限制的地方。
(3)氣體輸送能力強(qiáng)
大多數(shù)渦輪分子泵對(duì)于輸送輕氣體（如氫、氦）的能力很強(qiáng)。因而它非常適于超高真空下的工藝操作。對(duì)于那些富氫的工藝過(guò)程，氦質(zhì)譜檢漏儀等場(chǎng)合均可得到應(yīng)用。有專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于抽除腐蝕性氣體的渦輪分子泵，適用于刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕，離子束加工，低壓化學(xué)氣相沉積，外延及離子注入等工藝操作。在這些工藝過(guò)程中，抽除的氣體會(huì)對(duì)低溫泵、離子泵、擴(kuò)散泵油等有腐蝕作用。甚至也會(huì)破壞標(biāo)準(zhǔn)的未加保護(hù)的渦輪分子泵。由于渦輪分子泵屬于傳輸型泵，被抽氣體可穿膛而過(guò)，不在泵內(nèi)積存。因而它適于氣體負(fù)荷高的工藝過(guò)程。如濺射、刻蝕等。
(4)適于超高真空應(yīng)用
一臺(tái)密封和除氣良好的渦輪分子泵，配以性能良好的雙級(jí)旋片泵（或同樣性能的干式前級(jí)泵），其極限真空一般可達(dá)到10- 9～10- 10Torr（即133.3～13.33 nPa）之間。若一臺(tái)渦輪分子泵再串一臺(tái)渦輪分子泵，用金屬密封并除氣良好的泵，一般其極限壓力在1×10- 10～1×10-11 Torr （即13.33～1.333 nPa）之間。而且不像低溫泵或離子泵那樣，渦輪分子泵在超高真空條件下能滿(mǎn)抽速運(yùn)轉(zhuǎn)。這些性能再加上它有良好的清潔性（測(cè)不到碳?xì)浠衔铮@然用戶(hù)會(huì)選擇渦輪分子泵用于高分辨率質(zhì)譜儀，分子束外延設(shè)備及超高真空分析儀器等設(shè)備上的。
(5)高壓力下性能良好
有些渦輪分子泵的入口壓力可在10-1～10-3 Torr（即13.33 Pa～133.3 mPa）之間運(yùn)行。在這個(gè)壓力范圍內(nèi)，離子泵不能應(yīng)用，對(duì)于低溫泵需要節(jié)流抽速或經(jīng)常再生，對(duì)擴(kuò)散泵的工作也會(huì)變得不穩(wěn)定。
(6)循環(huán)的時(shí)間短
多數(shù)渦輪分子泵，尤其小一些的，要達(dá)到正常的運(yùn)行速度的時(shí)間，一般需要1～3 min。對(duì)于不同品種和型號(hào)的泵有所不同。并且能立即關(guān)閉，并可暴露大氣。這種快速循環(huán)特性在樣品輸入系統(tǒng)中很有用，尤其對(duì)手提式氦檢漏儀有用。
(7)正常使用時(shí)間長(zhǎng)
在某些應(yīng)用中，渦輪分子泵的正常使用時(shí)間要比其它泵優(yōu)越。因?yàn)樵谥貧怏w負(fù)荷和閥門(mén)漏氣的情況下，會(huì)引起低溫泵經(jīng)常不定時(shí)的再生或離子泵經(jīng)常修復(fù)，而渦輪分子泵使用還能消除因泵油對(duì)真空室的污染。
2、缺點(diǎn)
任何真空泵都有不足之處，渦輪分子泵也不例外。下面介紹它存在的一些缺點(diǎn)。
(1) 設(shè)備費(fèi)用高
在抽速大于1000 L/s 的渦輪分子泵要比擴(kuò)散泵和低溫泵的設(shè)備投資大。然而渦輪分子泵在由于工藝氣體或其它原因而不能使用擴(kuò)散泵和低溫泵的特殊場(chǎng)合下它是很好用的。若與小型或中型擴(kuò)散泵相比，小渦輪分子泵是相當(dāng)貴的。然而考慮到擴(kuò)散泵系統(tǒng)需要閥門(mén)、擋板、阱、閥門(mén)控制器和管道等，總的花費(fèi)來(lái)計(jì)算，二者的差別也就不大了，在某些情況下，渦輪分子泵還是便宜的選擇。
(2) 對(duì)顆粒物或沉積物敏感
若物體（螺釘、玻璃碎片、燈絲或硅片）落入正在運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪分子泵中，渦輪會(huì)遭到損壞，往往需返回制造廠(chǎng)進(jìn)行維修。一旦出事故損壞就是嚴(yán)重的，不會(huì)有幾件回用的。重修、更換零件是很貴的。為了工作安全起見(jiàn)，在泵入口處裝上細(xì)孔眼的過(guò)濾網(wǎng)，以保護(hù)泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這種措施對(duì)泵的有效抽速損失較大。敷在葉片上厚的沉積物，會(huì)造成對(duì)葉片的磨損和通道堵塞，也會(huì)影響轉(zhuǎn)子的不平衡。如果一些粒子進(jìn)入軸承，造成磨損，能降低泵的工作壽命。因此在某些應(yīng)用中，安裝保護(hù)措施是必要的。
(3) 噪音與振動(dòng)
從使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，泵會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)和噪音問(wèn)題，多半是軸承損壞和平衡性差所出現(xiàn)的問(wèn)題。在正常的工作中，泵處于平靜的狀態(tài)，最大振幅在0.1～0.001 μm(即100～1 nm)之間,在某些精密設(shè)備上得到應(yīng)用。而測(cè)不出易覺(jué)察的振動(dòng)如圖5 所示。對(duì)渦輪分子泵（巴爾蔡司公司生產(chǎn)的330型渦輪分子泵）進(jìn)行頻譜分析。振動(dòng)速度V 的單位為μm/s，頻率的單位為Hz，計(jì)算振幅可用公式：d=V/2πf，式中d 為振幅μm，f 為頻率Hz，產(chǎn)生的最大振幅＜0.005 μm（＜5 nm）如此小的振動(dòng)，渦輪分子泵運(yùn)轉(zhuǎn)很平穩(wěn)，噪音很小,對(duì)某些特殊應(yīng)用也是問(wèn)題。
圖5 渦輪分子泵的振動(dòng)速度與頻率的關(guān)系
(4) 破碎問(wèn)題
有些用戶(hù)由于害怕轉(zhuǎn)子葉片破碎而不敢使用渦輪分子泵，破碎是在泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪突然遭到吸入異物或軸承磨損而出現(xiàn)破碎的。通常要有保護(hù)措施，如在入口處加過(guò)濾網(wǎng)，破碎通常是可以避免的。
(5) 暴露大氣易引起事故
任何高真空泵在運(yùn)轉(zhuǎn)期間都會(huì)碰到這種事故。如規(guī)管破裂，入口處管道、閥門(mén)、密封出現(xiàn)問(wèn)題，都可能突然使真空泵入口暴露在大氣壓之下。不同型號(hào)的渦輪分子泵，耐大氣壓沖擊的能力是不同的。有些泵會(huì)因葉片共振彎曲相碰而損壞，但也有些泵受大氣沖擊而不損壞。最好的辦法是廠(chǎng)家通過(guò)試驗(yàn)得出結(jié)果。擴(kuò)散泵和低溫泵在工作中遇到這種突然事故也比較麻煩，比渦輪分子泵的抵抗能力差，如擴(kuò)散泵油被氧化會(huì)迅速污染真空室，低溫泵要求再生等。
要想渦輪分子泵有較長(zhǎng)的工作壽命和最佳的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，用戶(hù)一定要按操作規(guī)程和使用步驟進(jìn)行，將在下面將詳細(xì)討論這些問(wèn)題。
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