典型的分子泵与锆铝吸气泵组合真空抽气系统
节能、省空间！发明了利用钛的超高真空吸气泵——为碳中和的可持续社会做出巨大贡献！――
节能、省空间！发明了利用钛的超高真空吸气泵——为碳中和的可持续社会做出巨大贡献！――令和4年9月6日国立研究開発法人日本原子力研究開発機構J-PARCセンター节能、省空间！发明了利用钛的超高真空吸气泵——为碳中和的可持续社会做出巨大贡献！――図１：以往的真空装置(左)和利用了此次发明技术的真空装置(右)的示意图。
通常的真空装置在真空容器上连接真空泵及其电源，但在此次技术中，钛制真空容器本身作为真空泵发挥作用。
【概要】国立研究开发法人日本原子能研究开发机构(理事长:小口正范以下称为“原子能机构”。
) J-PARC中心的神谷润一郎研究主干和原子能基础工程研究中心的大久保成彰研究主干共同构建了将钛为材料的真空容器用作不需要电源的超高真空泵的技术。
另外，作为应用实例，证实了电子显微镜的真空性能提高。
处于被称为超高真空※1的非常低的压力状态，是为了在清洁的状态下输送半导体、为了长时间稳定地维持分析材料表面的电子显微镜的分辨率、进而为了提高加速器的波束强度等，对所有工业用装置和最先进研究用装置的高度化都是必要的。
但是，以往的真空泵不容易将压力降低到超高真空的状态，而且为了维持超高真空的状态，必须持续运行大型真空泵。
因此，用于设置泵的空间和电力消耗存在很大的课题。
大强度质子加速器设施( J-PARC )※2使用钛作为加速器的束线，为了减少从钛材料释放到真空中的气体，进行了热处理和表面研磨等研究。
在这次的研究中，着眼于吸附吸收钛所具有的气体的性质(吸气性能※3 )，发明了通过对用钛制作的真空容器的表面进行改性，将真空容器本身作为超高真空泵的吸气泵来利用的技术。
对应用了开发技术的钛制真空容器(吸气剂泵)进行试制和试验后，证实了一旦形成真空，即使不像以往那样继续运行真空泵，接近超高真空的状态也可以持续200天以上。
另外，确认了将试制吸气剂泵安装在电子显微镜上的话，真空性能会提高一个数量级。
现有的吸气剂泵将吸气剂材料的烧结体配置在真空中，但本发明不需要设置吸气剂材料的空间。
分子泵简介讲义
管道连接
正确连接进气口、出气 口和其他相关管道，确
保密封良好。
校准与调试
按照厂家要求进行校准 和调试，确保分子泵正
常工作。
分子泵的日常维护保养
定期清洁
定期清洁分子泵的外部和内部 部件，保持其良好的工作状态
。
检查密封件
定期检查密封件是否老化或损 坏，及时更换。
润滑与保养
按照厂家要求进行润滑和保养 ，确保分子泵正常运行。
测试与验证
维修完成后进行测试和验证， 确保分子泵性能达标。
06
分子泵的发展趋势与展望
分子泵的发展趋势
高真空应用
随着科技的发展，高真空应用领域不断扩大，分子泵作为 高真空系统中的核心设备，其市场需求将持续增长。
节能环保
随着环保意识的提高，节能环保成为分子泵发展的重要趋 势。研发高效、低能耗的分子泵产品将成为行业发展的重 点。
分子泵简介讲义
汇报人： 日期:
目录
• 分子泵概述 • 分子泵的基本原理 • 分子泵的种类与结构 • 分子泵的性能参数与评价 • 分子泵的安装与维护 • 分子泵的发展趋势与展望
01
分子泵概述
定义与特点
定义
分子泵是一种利用分子之间的相互作用来传递能量的机械，其工作原理是通过 高速旋转的叶片或刷子将气体分子从入口加速到出口，从而实现气体压缩和排 放。
分子泵的种类与结构
分子泵的种类
干式真空泵
蒸汽喷射泵
利用机械方式直接将气体分子从真空 室中抽走，如旋片式真空泵、爪式真 空泵等。
利用高温蒸汽将气体分子从真空室中 抽走，如蒸汽喷射式真空泵等。
液环真空泵
利用液体在泵内形成液环，通过液环 与气体分子相互作用，将气体分子从 真空室中抽走，如水环式真空泵等。
分子泵原理
第3讲真空获得⑴张振厚李云奇3.1 概述3.1.1 真空的获得方法人们通常把能够从密闭容器中排出气体或使容器中的气体分子数目不断减少的设备称为真空获得设备或真空泵。
目前在真空技术中，采用各种不同的方法，已经能够获得和测量从大气压力105Pa到10-13Pa，宽达18个数量级的压力范围。
显然，只用一种真空泵，获得这样宽的低压空间的气体状态，是十分困难的。
在真空获得技术中，目前用以获得真空的技术方法有两种，一种是通过某此机构的运动把气体直接从密闭容器中排出；另一种是通过物理、化学等方法将气体分子吸附或冷凝在低温表面上。
利用这两种方法所制造的各种真空泵种类较多，分类方法各异，但是，最常用的方法还是按泵的工作原理或其结构特点加以分类。
这一点，我们将在下一节中介绍。
3.1.2 真空泵的分类按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即气体传输泵和气体捕集泵。
随着真空应用技术在生产和科学研究领域中对其应用压强范围的要求越来越宽，大多需要由几种真空泵组成真空抽气系统共同抽气后才能满足生产和科学研究过程的要求，因此选用不同类型真空泵组成的真空抽气机组进行抽气的情况较多。
为了方便起见，将这些泵按其工作原理或其结构特点进行一些具体的详细的分类是必要的。
现分述如下：3.1.2.1 气体传输泵气体传输泵是一种能使气体不断的吸入和排出，借以达到抽气目的的真空泵，这种泵基本上有两种类型：1）变容真空泵变容真空泵是利用泵腔容积的周期性变化来完成吸气和排气过程的一种真空泵。
气体在排出前被压缩。
这种泵分为往复式及旋转式两种：⑴往复真空泵：是利用泵腔内活塞做往复运动，将气体吸入、压缩并排出。
因此，又称为活塞式真空泵。
⑵旋转真空泵：是利用泵腔内活塞做旋转运动，将气体吸入，压缩并排出。
旋转真空泵又有如下几种型式：①油封式真空泵：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。
物理气相淀积（PhysicalVaporDeposition）
物理气相淀积（PhysicalVaporDeposition）物理气相淀积（PhysicalVaporDeposition）PVD概述真空系统及真空的获得真空蒸镀溅射PVD金属及化合物薄膜物理气相淀积（Physicalvapordeposition，PVD）是利用某种物理过程实现物质转移，将原子或分子由（靶）源气相转移到衬底表面形成薄膜的过程。
真空蒸发和溅射方法真空蒸发法制备薄膜的基本原理真空蒸发即利用蒸发材料在高温时所具有的饱和蒸汽压进行薄膜制备。
在真空条件下，加热蒸发源，使原子或分子从蒸发源表面逸出，形成蒸汽流并入射到硅片衬底表面凝结形成固态薄膜。
制备的一般是多晶金属薄膜。
真空系统及真空的获得低真空：1~760Torr，102~105Pa中真空：10-3~1Torr，10-1~102Pa高真空：10-7~10-3Torr，10-5~10-1Pa超高真空：<10-7T orr，<10-5Pa气体流动及导率----气体动力学气流用标准体积来测量，指相同气体,在0℃和1atm下所占的体积。
气体流动及导率----气体动力学C与电导率一样并联相加；串联时倒数相加；若大量气体流过真空系统，要保持腔体压力接近泵的压力，就要求真空系统有大的传导率----管道直径；泵放置位置；真空的获得方法初、中真空度的获得用活塞/叶片/柱塞/隔膜的机械运动将气体正向移位.有三步骤：捕捉气体-压缩气体-排出气体.压缩比真空的获得方法旋片泵旋片泵主要由定子、转子、旋片、定盖、弹簧等零件组成。
其结构是利用偏心地装在定子腔内的转子和转子槽内滑动的借助弹簧张力和离心力紧贴在定子内壁的两块旋片。
真空的获得方法在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。
压缩比30：1真空的获得方法真空的获得方法高、超高真空度的获得扩散泵靠高速蒸汽射流来携带气体以达到抽气的目的.适用于高真空,但入口真空也要求较高,一般前要接机械泵.压缩比可达108涡轮分子泵1958年，联邦德国的W.贝克首次提出有实用价值的涡轮分子泵。
分子泵叶片材料
分子泵叶片材料
《分子泵叶片材料》
分子泵是一种高真空泵，它通过吸附和蒸发的方式将气体分子从容器中抽出，创造出高真空环境。
分子泵的叶片材料起着至关重要的作用，它需要具有高强度、耐磨损、耐腐蚀等特性，以确保分子泵的长期稳定运行。
常见的分子泵叶片材料包括不锈钢、铝合金、钛合金和陶瓷等。
不锈钢具有较好的耐腐蚀性和机械强度，广泛应用于分子泵的叶片制造中。
铝合金具有轻质和优良的导热性能，适用于高速旋转的分子泵叶片。
钛合金具有优良的耐腐蚀性和高强度，适用于对性能要求较高的分子泵。
陶瓷具有耐磨损、耐高温和耐腐蚀等特性，适用于需要长时间稳定运行的分子泵叶片。
选择合适的分子泵叶片材料，能够提高分子泵的抽气效率，延长使用寿命，降低维护成本。
随着科学技术的不断发展，分子泵叶片材料的研发和应用也将不断进步，为高真空技术的发展提供更多可能性。
真空泵的分类及工作原理
6、油扩散泵
当油蒸汽从伞形喷咀(如I级喷咀)以超音速喷出后其速度逐渐增大压力及密度逐渐降低射流上边的被抽气体A因密度差要向蒸汽射流中扩散并被射流携带到水冷的泵壁处B在B处工作蒸汽大部分被冷凝成油滴沿泵壁流回到油锅中循环使用而被抽气体在B处堆积、压缩最后被下级射流携带走以达到逐级压缩最后被前级泵抽走
单击此处添加大标题内容
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。为了能让您有更直观的字数感受，并进一步方便使用，我们设置了文本的最大限度，当您输入的文字到这里时，已濒临页面容纳内容的上限，若还有更多内容，请酌情缩小字号，但我们不建议您的文本字号小于14磅，请您务必注意。单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。
分子真空泵
分子真空泵介绍分子真空泵是一种用于制造高真空环境的装置。
它通过分子撞击来抽取气体，使气体压力降低到所需的真空程度。
分子真空泵广泛应用于科学研究、工业生产和航天领域等。
工作原理分子真空泵的工作原理基于分子撞击和气体扩散。
当气体进入泵内后，分子真空泵将气体分子与泵内壁上的快速旋转的转子撞击。
这些撞击会产生气体分子的动量转移，使气体分子的动能减小，从而使气体分子速度降低。
当气体分子速度降低到与泵内壁上的转子速度相同时，气体分子将被捕获并排斥到泵的出口。
分子撞击分子撞击是分子真空泵实现气体抽取的关键过程。
当气体分子与泵内壁上的转子撞击时，气体分子的动能减小，速度降低。
这种分子撞击的结果是气体分子在泵内形成低速运动状态，从而实现气体的抽取。
气体扩散气体扩散是分子真空泵实现气体抽取的另一个重要过程。
当气体分子被撞击后，它们会以不同的速度在泵内扩散。
由于气体分子速度不同，扩散速度也不同。
这种气体分子的扩散过程有助于将气体从高压区域扩散到低压区域，从而实现气体的抽取。
分子真空泵的结构分子真空泵通常由泵体、转子和驱动系统组成。
泵体是分子真空泵的主体部分，通常由不锈钢等材料制成。
转子是泵内的旋转部分，它通过驱动系统快速旋转，以实现分子撞击和气体扩散。
驱动系统通常由电机和传动装置组成，用于提供转子的旋转动力。
分子真空泵的应用分子真空泵在科学研究、工业生产和航天领域等方面有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：真空冷冻干燥分子真空泵常用于真空冷冻干燥过程中，用于将水分从冷冻食品或药品中去除。
在真空环境下，水分的沸点降低，从而使水分能够以固态直接转变为气态，从而实现快速干燥。
材料热处理在材料热处理过程中，分子真空泵用于提供高真空环境，以防止材料受到氧化或污染。
高真空环境下，材料表面的氧化反应和污染反应速度较慢，从而保护材料的质量。
真空冷焊在某些特殊情况下，分子真空泵用于实现材料的冷焊。
真空环境下，材料表面的氧化物被去除，从而使材料表面处于清洁状态。
真空材料与工艺
真空材料与工艺主讲人：张以忱东北大学真空与流体工程研究中心1 真空工程材料1. 1 真空材料的种类真空系统中所用的材料大致可分为两类：1) 结构材料：是构成真空系统主体的材料，它将真空系统与大气隔开，承受着大气压力。
这类材料主要是各种金属和非金属材料，包括可拆卸连接处的密封垫圈材料。
2) 辅助材料：系统中某些零件连接处或系统漏气处的辅助密封用的真空封脂、真空封蜡、装配时用的粘接剂、焊剂、真空泵及系统中用的真空油、吸气剂、工作气体及系统中所用的加热元件材料等。
1．2 真空材料的性能与选材基本原则1.2.1 材料的真空性能1.2.1.1 材料的渗透性由于在真空容器器壁两侧的气体总是存在压力差，气体从密度大的一侧向密度小的一侧渗入、扩散、通过和逸出固体阻挡层的过程称为渗透。
该情况下的稳态流率称为渗透率。
从微观的角度来看，渗透过程是按以下步骤进行的（见图1）图1 气体渗透过程示意图气体渗透过程：1). 首先，气体原子或分子碰撞到真空器壁的外表面并吸附在器壁的外表面；2). 吸附时有的气体分子能离解成原子态；3). 气体（分子或原子）在入射一侧的壁面表层达到与环境气压相对应的平衡溶解度；4). 由于表层浓度比较高，在浓度梯度的作用下气体向壁面的另一侧扩散，直到浓度均匀为止。
扩散的气体分子（原子），有的能与固体分子发生化学反应，形成化合物；有的只形成不稳定的“假化合物”；有的则构成溶质；5). 溶质气体扩散到器壁的另一面重新结合成分子态(如果存在步骤2时)后释放；或气体扩散到器壁的另一面后解吸和释出。
在渗透过程中，扩散这一环节是最慢最关键的一步，它与渗透气体及壁面材料的种类和性质有密切关系。
一般说来，非金属材料没有步骤（2），在非金属材料（塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等）表面上，气体分子不离解；而金属材料能溶解的气体多数是双原子气体（如H 2、O 2、N 2等），具有步骤（2）。
但是在正常热条件下，几乎所有的惰性气体都不能溶解在金属材料的晶格中（离子注入条件下除外），因而也就不能渗透通过金属材料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
典型的分子泵与锆铝吸气泵组合真空抽气系统
采用锆铝16 合金作为吸气材料的新型泵一锆铝吸气泵与溅射离子泵或分子泵结合，可以减少溅射离子泵或分子泵中氢的负载，构成比较理想的超高
真空系统。
例如，对于较大的真空容器或电真空器件排气台，为获得10-8Pa 以上的超高真空度，较好的真空泵组合方式是分子泵加锆铝吸气泵。
在系统中利
用涡轮分子泵作主抽泵，锆铝吸气剂或锆铝吸气泵作为辅助抽气泵对电真空器
件的排气非常有意义，可以达到获得洁净超高真空的效果，该泵组配合可获得10-11Pa 的极高真空，这也是现阶段大型系统获得极高真空的比较经济的方式。
由于涡轮分子泵对氢的压缩比最小，因此分子泵系统中的残余气体主要
是氢，分子泵的极限压力主要取决于氢气的分压力。
选用抽氢效率高的锆铝吸
气泵作为辅助泵与分子泵匹配，是分子泵真空系统获得超高真空简便、易行的
措施。
锆铝16 合金有着良好的吸氢性能。
对于氢气，即使在室温下，也可以进行内部扩散。
实测表明，GL16 型锆铝吸气泵在工作温度400℃下，对氢气的名义抽速高达500 L/s。
由于锆铝16 合金吸附氢气是可逆进行，合金中的氢浓度完全取决于温度。
当温度升高时，锆铝合金内部溶解的氢气可被释放出来，因
此必须注意氢的平衡压力和吸气剂工作温度及吸气剂体内氢浓度之间的依赖关
系（见实验结果表明，在系统接近极限压力时，锆铝吸气泵采用较低的工作温度，可以更有效的抽除残余的氢，提高系统的极限真空度。
由于分子泵、铬铝
吸气泵以各自独特的抽气性能与方式取长补短，因此组合真空系统并不一定需
要进行严格的烘烤，即可在较短的时间内获得超高真空。
分子泵可以在较宽的。