轴流分子泵研究(三)──产品试制及其性能实验

关于轴流分子系的工作机理，我们在第一报和第二报里已经谈过了。基于这两报的结果，这里我们提出了确定叶列排列的方法，设计和试制了一台轴流分子泵，并对这台分子泵的性能进行了大量试验。试验结果表明，极限压强为５．２×１０乇，于室温下对氮的抽速为６７０升／秒。这些测试数值与予计值相符。     

有油排气系统的改进

以普通油扩散泵一机械泵组成的有油排气系统是当前电真空器件生产中获得高真空的重要手段。由于目前电真空器件在该有油排气系统上排气封离时极限真空都限制在１０－７～１０－６乇，且存在油蒸汽对被抽器件的污染，使许多要求耐高压、高放射率和长寿命的器件的性能不能稳定和提高。 本文试验了由钛升华阱──冷阱──普通扩散泵──活性氧化铝吸附阱－机械泵组成的真空系统的抽气性能。结果表明系统极限真空度用液氮冷却在五～八小时内达到 （５～８） × １０－１０乇，自然冷却达到（３～４） × １０－９乇。并用该试验系统试排了数只 ＴＭ－８５电子管，在基本上不改变原排气工艺规范和不延长排气时间的条件下封离时真空度为 （１～２） × １０－８乇比原系统提高了二个数量级，参数全部合格，试验结果说明，系统的操作步骤对极限真空有很大影响，如在管内采用锆铝吸气剂并适当改变排气工艺规范以适应系统的超高真空性能可能获得更高的极限真空度。     

高压强电离规的设计和应用

本文描述一个用新的电极系统装配的具有坚固结构的高压强电离规。电极由彼此成直角安装的两块平行的电子收集极板和两块平行的离子收集极板组成，有一根灯丝通过中心轴对称地伸向下面。灯丝由涂以氧化钇的铂－１０％铑合金丝组成，这种氧化钇涂料允许电离规在活性气体（例如大气空气）中直到压强５乇的情况下进行工作。探讨电离规的特征曲线能够取得最佳工作条件。规管灵敏度为０． ０５乇－１（对空气）并在压强范围１～５ ×１０－５乇内保持不变，只要电子加速电位不大于４２ Ｖ。在评价电离规时，这种规一直被有效地用作付校准标准。当这种规在一个不带捕集阱的转动泵系统上用于测量压强时，由于灯丝的中毒和各电极上聚合物薄膜的形成而经受到困难，在射频溅射系统中，电离规在１～５ × １０－３乇范围内被介绍用作线性的和可重复的压强测量。     

涡轮分子泵与钛升华泵的组合真空系统

涡轮分子泵，钛升华泵各自对不同种类的气体有不同的排气性能。利用它们的特性来互相弥补彼此间的缺欠而获得低的极限压强和大的抽速。本文叙述了这种装置的设计方法和试验情况。从设计出发点至达到的预想效果都进行了较系统的介绍。该装置得到了满意的效果，获得１０－１１托的极限压强，对氮气或空气的抽速为３０００开／秒左右，而对于氢气的抽速为１万升／秒。并对涡轮分子泵和钛升华泵联用的系统获得超高真空的方法进行了讨论。     

振动膜型真空计的特性

现己发明一种用来对１０－３～２０乇范围的压强进行连续测量的振动膜型真空计。测量压强的方法有两种。一种方法的依据是振动膜的振幅依赖于气体压强。用这种方法得到了下列特性：（１）在０．２乇时的应答时间为０．０６秒３（２）灵敏度对温度的依赖性在０．２毛时为０．０８％／℃、。在１０乇时为－ ０．２％／℃（３）在室温时的可重复性小于 ０．７％。另一种方法的依据是膜的共振频率依赖于气体压强。由此法得到的显著特性是灵敏度对气体种类的依赖性很小。例如,对空气和氦气的灵敏度的差在１０乇时为４％。     

金属离子源在冷阴极溅射离子泵中的应用

溅射离子泵之性能决定于它的电离速率。在低压强下,可电离的气体分子数量相应地减少。如果用一种高蒸气压的金属作放电电极,就能消除这个极限。在放电时,高蒸气压的金属电极发生局部加热,从而在气相中释放出大量金属原子。这些金属原子被空间电荷电子电离并被加速轰击到阴极上,结果使抽速提高很多。结果发现,在低于１０－４乇压强范围内电离速率（单位：安培／乇）增加５０％,对空气抽速（单位：升／秒）也增加５０％,这就远远超过现有离子泵的水平。残余气体分析指出,高蒸气压金属对真空系统并不产生污染。     

油扩散泵的工况分析与结构设计

在泵口压强为１０－４～１０－３托时，油扩散泵的抽速明显下降，而扩散喷射泵（油增压泵）尚未有效地发挥作用，形成薄弱区段．因此研制在高压强端抽气能力较强的油扩散泵，将能弥补这段不足，从而为真空应用设备在高压区段大量排除气体，提供理想的抽气设备．     

ZhP－30型氦质谱检漏仪的设计特点和性能

ＺｈＰ－３０型氦质谱检漏仪采用涡轮分子泵真空系统，以逆扩散方式检漏；只有一个操作手柄的组合阀可完成预抽、检漏和放气的全部功能；取代传统的冷规，用总离子流测量质谱室压强并提供对灯丝的过压保护．本文给出分子泵作检漏用的各项特性。仪器最小可检漏率＜５×１０（－１１）Ｐａ·ｍ３／ｓ．     

五级金属油扩散泵的研制

本文介绍一种具有大排气量的五级金属油扩散泵的设计与调试。这种泵的主要特点是：工作压强范围宽、在较高压强下有较大抽速、最大出口压强较高。典型Ｋ－５００泵的抽速是大于１００００升／秒，极限压强低于６．６×１０－５帕，最大前级压强大于５４帕，加热功率８千瓦左右。     

油扩散泵两种抽速测量方法的比较

本文提出了介绍油扩散泵两种抽速测量方法的比较研究。所使用的方法是试验罩法和带有辅助抽气系统的流导管法。这个辅助抽气系统是在流量低于 １０－５Ｎｍｓ－１（～０．１μｌｓ－１）时的很低压力下使用。人们发现为了得到在重叠压力范围用两种方法测量油扩散泵抽速比较结果，当规管距泵口法兰是Ｄ／２时，即得到泵本征抽速的试验罩法的同样位置，流导管法中的流导管应安排在距泵口１．２Ｄ的高度。     

金属超高真空检定系统

它是由天津市第四通用机械厂、天津市华北电器厂、天津市计量管理所共同设计试制成的,与标准电离真空计配合,可检定１０－４乇～１０－７乇之间的工作用电离真空计,并可作为超高真空测试系统。 系统采用两个油扩散泵串联,用北京化工研究院２７５＃硅油。经烘烤,加液氮冷凝,平均１６小时能达到≥５×１０－１０毛的极限真空。利用纯氮气经精密针间从中心喇叭嘴注入,形成亚稳态分子流层。使动态稳定性达到５分钟内变化≤１％。由于金属管道能精加工,与玻璃水银系统比较,能获得很好的对称性,消除了管道几何尺寸不一致所造成的压强差。 试验表明：检定误差的主要因素是标准电离真空计线路及电离计管的线性,以及对规管的除气功率和环境温度,而本系统带来的误差是很小的。     

超高真空范围内测量规的校准

本文论述了能够获得１０－３乇到低于１０－１０乇压强的真空系统。该法使用是基于予见到压强降低由于分子流经过已知通导的孔的缘故。标准压强测量是采用麦克劳规。数据的获得是用Ｂ－Ａ规,热阴极磁控管规和质谱计,当某些问题涉及到测量低压强时,尚须讨论。     

抽速可达40米^3／秒的高能力涡轮分子泵系列

本文记述了抽速为５－２０米＾３／秒（对Ｈｅ）的高可靠性涡轮分子泵及其参数，经系列泵根据双流层原理制成，其极限压强大的约为５×１０＾－８Ｐａ；压缩比为（０．６－２．１）×１０＾４（对Ｈ２）和（０．９～３．２）×１０＾５（对Ｈｅ）溅余气体的主要成分是氢气，同时，此原采用了动密封以防来自轴承装置的油渗入被抽空腔内。油通过轴承被排出，在泵设计中对其入口法兰不同位置进行了设想（角度为４５°）此系列泵对突然性     

轴流分子泵研究(四)──关于单叶轮在过渡流区域内的抽气特性

1.引言 为阐明轴流分子泵的抽气机理,笔者不久前曾对轴流叶轮在分子流区域内的抽气特性进行了研究(1)(2)。 在用油扩散泵作前级泵时,前级真空端的真空度要保持在10～(-4)乇以上,这时构成轴流分子泵的全部叶轮就可以认为形成分子流。但是若只是用油旋转泵作前级泵时,前级真空端的真空度则变为10～(-3)～10～(-2)乇。其结果,据我们推测,在构成轴流分子系的叶轮中靠近出气侧的几个叶轮上,气体分子之间的碰撞次数等于叶板与气体分子之间碰撞次数,即变成所谓的过渡流状态。关于过渡流区域的研究甚少,对它怎样处理目前还没有一个准确的方法。 Scb…     

弹道电离规的性能研究

经过最近的工作,我们对弹道规的性能有了较深刻的理解,并且对这种规管作出了重大的改进。灯丝和中央场之间的耦合是控制线性、灵敏度和振荡的一个主要因素。从灯丝上发射出正离子、能量过大的电子到达离子收集极以及Ｘ－射线光电流,是在低压强下引起误差的一些因素。现在的这种设计是非常简单的,在规管内部,干扰压强测量的结构比较少。规管的灵敏度提高为原来的四倍,所以,为了产生 Ｂ－Ａ规在８ｍＡ发射电流的条件下所得到的离子流,现在只需要１ｕＡ的电子流。此规管的输入总功率小于１００ｍＷ。在１０－１１乇－１０－５乇范围内,离子流与压强的关系是近似线性的。在非弹道型的工作条件下,线性区域可延展到１０－２乇。     

溅射离子泵的寿命试验

ＫＥＫ质子同步加速器的予注入器用了四个１０００升／秒的溅射离子系来抽双等离子体离子源的大量气体负载。为了估计泵单元的寿命，一个５００升／秒二极溅射泵在大约３×１０－５乇氢气压力下运行１０００小时以上。泵单元稍微作了改进以防止钛阴极板的变形。抽速由一个１Ｃｍ直径的园形小孔的两边压差来确定。即使钛板几乎没有变化，但抽速从开始时的５００升／秒减小到试验终了时的３５０升／秒。化学分析表明氢分子不是均匀地扩散在整块钛板上的。     

改进型分离规

本文描述了一种用于超高真空测量的改进型分离规的设计和特性。栅网的开端结构可防止直接打到离子收集极的ｘ射线，除了那些各电极上反射的少数间接的ｘ射线以外。在相当于残余气体１毫安电子流时，灵敏度系数约为８．３×１０－２Ｐａ－１（１１托－１）。可实现的压强测量范围在 １×１０－６到９×１０－１０Ｐａ（１× １０－８到 ７× １０－ １２托）。业已证实，这种规管的ｘ射线极限低于裸体 Ｂ－Ａ规。文章还叙述了通过把帽电极装在栅网顶部的简化方法，可用于高真空压强测量的改进型规管设计。     

径向流涡轮分子真空泵

介绍了用于扩散泵低压端双级径向流分子泵详细结构、性能预示及性能测量。性能预示的基础是自由分子流和扩散反射的概念。就现有设计所采用的叶片与环的厚度值来讲，我们认为必须考虑到这些厚度对于泵性能的影响。预示了压强比及速度系数，几乎与转子速度成指数关系并取决于前级泵抽速及气体载荷的程度。 这次研制的泵，转子转速每分钟为３４００转，预示着它的抽速大约为作为前级泵的扩散泵对于氮和空气的抽速的１４及１０倍。预示的性能大体上在实验误差范围内与测得的性能是一致的。 如果人们想在较高的流率下设计适度的压强比，为了（ａ）对于给定的系统医强来说．增加扩散泵的抽气量，（ｂ）对于给定的扩散泵抽气量来说，降低系统的压强，那么就可以在扩散泵的低压端采用径向流涡轮分子泵。     

6J1管内真空度测量

本文介绍了一种测量制成管的管内真空度的方法。它适用于具有四个电极以上的间热式电子管，能方便地、大量地测量制成管的管内真空度。这种方法采用离阴极较远的电极来收集离子流，从而显著地减少了杂散电流的干扰。文中提出了一个简单适用的电路来稳定测量时的电子流。 利用这个方法对１６组（每组１０个）不同工艺过程的 ６Ｊ１管进行了静态和准动态测量。测量结果表明：６Ｊ１管排气后真空度为１０～－４乇量级；烤消后为１０～－５乇量级；老炼后为１０－～６乇量级；长炼后进入１０～７乇量级；只进行烤消及闪炼，不进行老炼的管子真空度较差；“快速烤消老炼”的管子其真空度与正常老炼的管子真空度不相上下。     

全金属两级小孔泻流法真空校准装置

本文介绍了两级小孔泻流法真空校准装置的设计原理、计算方法和具体结构。实验结果表明这种校准装置具有校准范围宽（１０－４～１０－１乇）、准确性好、操作简便等特点，是适合工厂使用的校准装置。