分子泵的發展歷史

2013-04-12 真空技術網 真空技術網整理

1、早期分子泵

  1912年,德國人W.Gaede發明了世界上第一臺分子泵,它的轉子直徑為50mm,轉子上切有8個尺寸不同的槽,轉速為12 000r/min,抽速約為1.5L/s。這種泵的工作原理與現代分子泵的工作原理一致,但由于故障多很快被淘汰,未能普及。

  1926年,M.siegbahn在瑞典的大學實驗室中開發了一種盤型分子泵,其結構與現代牽引式分子泵相似,泵體上開有螺旋槽,轉子為一圓盤。1939年,LE BOLD公司生產制造過兩臺,直徑540mm,槽的尺寸:內側為22mm×22mm,外側為22mm×1mm,轉速3 700r/min,抽速可達73L/s。

  早期的分子泵均為牽引式分子泵,這種泵的體積大,抽速小,間隙小,故障多,應用時受到很多限制,所以只能在一些特殊領域使用,未能普及。

2、渦輪分子泵的出現

  1957年,德國PFEIFFER公司的W.Becker發明了一種新型的分子泵,命名為渦輪分子泵。其結構為臥式,泵腔內裝有動、靜葉列,氣體由位于泵中央的吸氣口進入,經抽氣通道流至泵體兩側,被葉列壓縮最終由排氣口排出。此渦輪分子泵轉子由19級葉列組成,如圖2所示,直徑170mm,轉速為16 000r/min,抽速為140L/s。

渦輪分子泵

  1966年,法國SENCMA公司開發了一種14級葉列的立式渦輪分子泵,其轉子直徑為286m m,轉速為12 000r/min,抽速為650L/s,開創了立式渦輪分子泵的先河。

  日本生產制造分子泵的廠家較多,設計、生產分子泵的能力也比較強。1971年日本理化研究所成功研制了一種13級動葉列,12級靜葉列,轉子直徑300m m,轉速12 000r/min,結構較為先進的立式分子泵。1990年,日本的大阪真空公司又首先成功研制了抽速可達25 000L/s的大型分子泵。

  我國的渦輪分子泵行業起步比較早,真空技術網(shengya888.com)經過查文獻發現在1964年,上海真空泵廠成功地研制了FW-140型臥式渦輪分子泵,填補了我國在這一領域的空白。但由于在設計、加工及磁懸浮技術應用等方面的不足,渦輪分子泵在我國仍處于較為落后的境況。

  當前,現代分子泵的基本結構基本定型為為臥式和立式兩種。臥式分子泵具有抽氣時轉子受力均勻,軸承定位受力狀態好,使用壽命長,軸承更換過程中轉子位置不動,維修方便等特點。立式分子泵的裝配工藝要比臥式分子泵簡單,所以近些年立式分子泵的發展速度很快。

3、現代分子泵

  從分子泵誕生至今,已有近百年的歷史,隨著各項科學技術的不斷進步,分子泵技術也取得了許多創新與突破,現代分子泵更是朝著智能、靈活、高效的方向發展。

  近些年隨著控制理論與計算機技術的飛速發展并應用于分子泵上,使分子泵實現了電腦控制,從而實現了遠距離控制泵的起動、停車及調速,同時基于信息技術可建立完善的安全及監控系統,使分子泵朝向智能化方向發展。

  抽速是分子泵的核心參數,提高轉速是加大抽速最為直接的方法之一,隨著動平衡技術的發展,分子泵轉子可順利地在超高轉速下穩定運轉。隨著材料科學的發展,分子泵轉子材料也發生了變化,可用硬鋁合金、碳纖維、鈦合金等高硬度材料制成,這使轉子的轉速得到進一步提高。

  近些年隨著半導體產業的發展,很多情況要求分子泵在高壓環境下連續大量排氣且保證獲得潔凈真空。傳統渦輪分子泵在此環境下工作性能下降很多,很難保證實現設計效果。為使分子泵適應高壓工作環境,在原有渦輪分子泵基礎上加裝牽引式分子泵部分,將渦輪分子泵與牽引式分子泵串聯在一起,組成具有渦輪分子泵與牽引式分子泵各自優點的復合式分子泵(如圖3所示)。

具有渦輪分子泵與牽引式分子泵各自優點的復合式分子泵

  除此之外,近些年還出現了多種新型分子泵,如可有效抽取水分子的低溫型分子泵,可在強磁場、強腐蝕條件下工作的陶瓷分子泵,以及可實現無接觸支撐、高效率、高壽命的磁懸浮分子泵等。