真空的产生方式-真空泵（2）

一、粗真空到中度真空用泵

1.回转泵

它是利用油类密封各运动部件之间的间隙，减少有害空间的一种旋转变容真空泵。这种泵通常带有气镇装置，故又称气镇式真空泵，见图1回旋泵所示。

工作原理：在泵壳内装有一个与泵内表面靠近的偏心转子，泵壳上装有一个始终与转子表面接触的径向滑片，当转子旋转时，滑片能上下滑动将泵腔分成两个可变容积。由马达带动转子在静子中不停转动，以机械方式推动气体分子流向高压侧而被压缩，排至大气。

工作机制：马达→转子→旋片或活塞→压缩气体→排至大气

图1 回旋泵

2.罗茨式增压泵

工作原理：通过高速转动的转子给予气体分子动能，使其向高压方向飞行，达到压缩气体，将气体排至大气的目的，见图2罗茨式增压泵所示。

构造：罗茨式增压泵具有两个相互机械配合的转子，两转子由马达驱动，同步反向旋转。泵内无润滑剂作为气密垫，故转子可以高速转动，给予气体分子足够的动能，并将其排至大气中。由于转子高速转动时与气体分子摩擦产热，因此需要冷却水冷却。

图2 罗茨式增压泵

3.挖爪式泵

工作原理：当挖爪转子开始转动时逐渐将进气口打开，使真空系统的气体被吸入；气体吸入后充满泵内，挖爪转子继续转动则将气体压缩；挖爪转子继续转动至排气位置时，排气口被打开而将气体排出，见图3挖爪式泵所示。

构造：挖爪式干泵有两个相同的挖爪柱体形状的转子，在已具有部分重叠的两空心圆柱腔体内同步反向转动。转子周期性的打开与关闭泵的进气口与排气口，从而实现抽真空。

图3 挖爪式泵

4.涡旋式泵

工作原理：涡旋式压缩机是有两个双函数方程型线的动、静涡盘相互咬合而成。在吸气、压缩、排气的工作过程中，静盘固定在机架上，动盘由偏心轴驱动并由防自转机构制约，围绕静盘基圆中心，做很小半径的平面转动。气体通过空气滤芯吸入静盘的外围，随着偏心轴的旋转，气体在动静盘拟合所组成的若干个月牙形压缩腔内被逐步压缩，然后由静盘中心部件的轴向孔连续派出，见图4涡旋式泵所示。

图4 涡旋式泵

二、高真空到超高真空用泵

真空系统达到高真空范围后气体分子密度相对减少，无法使用压缩的方式抽气。此时，需要使用利用赋予气体分子动能的排气式泵或将气体贮存在泵中的贮气式泵作为抽真空的泵。抽高真空用到的真空泵为涡轮分子泵、冷凝泵。

1.涡轮分子泵

图5 涡轮分子泵

2.冷凝泵

冷凝泵有两个主要部分组成。一个是压缩机，可以不断为冷泵内的冷冻头提供压缩氦气，为冷冻头降温。一个是与真空系统连接的泵，通过吸附真空系统中的气体分子，为真空系统真空，见图6冷凝泵所示。

冷凝泵使用时，需要先用机械泵将其抽至一定真空（几十毫托），然后将冷冻头降温至十几K。当冷泵与真空系统接通后，气体分子会被冷冻头吸附，并凝结在冷冻头上。由于冷凝泵是将气体储存在泵内，因此，当储存的气体较多时，抽气速率会明显下降，此时需要对冷泵进行再生操作。

操作步骤为：升温放气→氮气吹扫→抽真空→降温

图6 冷凝泵