渦輪分子泵

渦輪分子泵是一種高真空泵，通過高速旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片將氣體分子從進(jìn)氣口定向抽向排氣口，通常與前級(jí)泵（如旋片泵）聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)10?11~10?1 Pa（超高真空至中真空）的壓力范圍。其特點(diǎn)是無油污染、抽速快，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、科研、鍍膜等領(lǐng)域。

1. 結(jié)構(gòu)與工作原理

（1）核心組件

• 轉(zhuǎn)子葉片：多級(jí)鋁合金或鈦合金渦輪葉片（轉(zhuǎn)速約20,000~90,000 RPM）。

• 定子葉片：與轉(zhuǎn)子交錯(cuò)排列，形成氣體通道。

• 電機(jī)：高頻交流電機(jī)或磁懸浮軸承電機(jī)（避免機(jī)械磨損）。

• 排氣口：連接前級(jí)泵（如旋片泵），排出壓縮后的氣體。

（2）工作原理

• 動(dòng)量傳遞：高速旋轉(zhuǎn)的葉片撞擊氣體分子，使其向下級(jí)運(yùn)動(dòng)（分子流態(tài)下有效）。

• 壓縮比：每級(jí)葉片對(duì)氣體進(jìn)行壓縮，最終由前級(jí)泵排至大氣。

• 工作壓力范圍：依賴分子流狀態(tài)（需氣體分子平均自由程＞葉片間距）。

• 注：渦輪分子泵在分子流態(tài)（壓力＜10?1 Pa）下效率高，需避免大氣壓下啟動(dòng)（會(huì)過熱損壞）。

2. 關(guān)鍵性能參數(shù)

3. 渦輪分子泵 vs. 其他真空泵

4. 典型應(yīng)用

• 半導(dǎo)體制造：晶圓刻蝕、離子注入設(shè)備的超高真空環(huán)境。

• 科研儀器：電子顯微鏡（TEM）、粒子加速器、質(zhì)譜儀。

• 光學(xué)鍍膜：制備高純度薄膜（如AR鍍膜）。

• 航天模擬：太空環(huán)境模擬艙的抽氣系統(tǒng)。

5. 選型與使用注意事項(xiàng)

（1）選型要點(diǎn)

• 抽速匹配：根據(jù)腔體體積和所需真空度計(jì)算（如100 L腔體抽至10?? Pa需抽速≥50 L/s）。

• 氣體類型：輕氣體（H?、He）需選擇高壓縮比型號(hào)。

• 軸承類型：

• 機(jī)械軸承：成本低，壽命約3~5年。

• 磁懸浮軸承：無磨損，壽命長，但價(jià)格高。

• 兼容性：避免腐蝕性氣體（如Cl?、HF）或粉塵環(huán)境。

（2）操作與維護(hù)

• 啟動(dòng)順序：先開前級(jí)泵（至10?1 Pa以下），再啟動(dòng)渦輪泵。

• 停機(jī)保護(hù)：停機(jī)前繼續(xù)抽氣至低溫（防止軸承油蒸氣反流）。

• 防振動(dòng)：安裝時(shí)需減震底座，避免影響精密設(shè)備。

• 定期保養(yǎng)：檢查軸承狀態(tài)、清潔進(jìn)氣口濾網(wǎng)（若配置）。