采用離子阱

       離子阱的結構原理如圖21所示,一般將離子阱安裝在油封機械真空泵的入口管路上。離子阱是利用冷陰極磁場約束氣體放電的原理,在一個水冷圓柱狀陰極筒的中心插入一根棒狀陽極(Ua=3kV),由一環狀永久磁鐵提供一個軸向磁場。離子阱工作在10～10-2Pa壓力范圍內,如果放電強度足夠大,當油蒸氣分子穿過放電空間時,將被電子和離子轟擊打成碎片。然后在電極表面上聚合生成高分子量的碳氫固態膜。

( a) 橫截面的電子軌跡(b)結構示意圖

圖21 離子阱原理示意圖

      圖22示出一種帶水冷擋板的離子阱原理圖。阱由陽極、陰極、水冷板及磁鋼組成。陽極接3kV正高壓,陰極是阱殼體(接地)磁鋼裝在殼體外面,水冷板處于殼體內部,對著機械泵的抽氣口。

圖22 帶水冷擋板離子阱原理圖

      機械泵工作時,返流的油蒸氣碰到阱內的水冷板后,被反射到阱的殼體壁上。由于陽極與陰極之間有3kV的直流正高壓,電極之間可以產生氣體放電,放電形成的電子在由阱外部磁鋼產生的磁場的引導下進行螺旋形運動,使被抽氣體更為有效地電離。電離產生的離子在電場作用下,打到陰極(殼體壁)上,把已沉積在殼體壁上的油分子轟擊成碎片,并產生聚合物吸附在阱的內壁上。

     離子阱的擋油效率可達99%,這種阱使用維護簡單,但結構比較復雜。

設置冷凝擋油阱

       在系統的前級管路上設置低溫冷凝阱捕獲機械泵返流的油蒸汽分子,低溫冷凝阱的擋油率因冷阱的幾何形狀而異。對于低流導的液氮阱,擋油率甚至可達到99.9%。但半導體致冷冷阱,對機械泵油分解的輕餾份(如CH2等)均無效。

a.液氮擋油阱

      液氮冷阱捕獲油蒸氣的原理與擴散泵冷相同,也是利用低溫表面來捕獲油蒸氣的。這種阱可以使返油率降低97%。但是要經常補給液氮,否則當液面降低后, 阱的溫度升高,已捕獲的油分子又會釋放出來。鑒于這種原因,工程上使用不多。

b.半導體致冷擋油阱

       這種阱致冷原理與半導體溫差制冷障板相同。如果阱的溫度為-40℃,可以使返油率降低75%,可見擋油效果不如上述各類冷阱。但這種冷阱操作方便,清除油蒸氣分子容易,只要將制冷元件反向接通,冷端會變為熱端,把吸附的油蒸氣清除。