非蒸發(fā)型吸附泵的工作原理及抽速計算公式

2014-09-27 郭方準 實用真空技術(shù)

  非蒸發(fā)型吸附(NEG)泵是利用材料的化學(xué)活性,進行表面吸附或者繼續(xù)引起內(nèi)部擴散而實現(xiàn)排氣的泵,吸附材料主要是Zr84%Al16%或Zr70%V24.6%Fe5.4%的合金粉末。和升華泵一樣,主要針對氫氣、氧氣、氮氣以及一氧化碳排氣。

  非蒸發(fā)型吸附泵不需要材料的熱蒸發(fā),對真空腔體沒有污染,近年來被廣泛應(yīng)用于加速器等大規(guī)模真空系統(tǒng)中。非蒸發(fā)型吸附泵和離子泵的組合使用,是獲得極高真空的手段之一。

  把升華泵、離子泵、低溫泵和非蒸發(fā)型吸附泵都歸類為吸附泵,下面計算一下它們的抽氣速度。

  吸附泵的吸附材料在單位時間和單位面積內(nèi)捕捉到的分子數(shù)和入射頻度F相等。F和分子密度n、分子平均速度v的關(guān)系為

非蒸發(fā)型吸附泵的工作原理及抽速計算公式

  假設(shè)吸附材料的面積是A、吸附期間分子密度n保持不變,則Δt時間內(nèi)吸附的氣體分子數(shù) ΔN等于FAΔt,即

非蒸發(fā)型吸附泵的工作原理及抽速計算公式

  則排氣速度S為

非蒸發(fā)型吸附泵的工作原理及抽速計算公式

  因此排氣速度S取決于分子的平均速度和吸附材料的面積(泵的有效開口)?紤]實際上真空泵的吸附效率H,上式應(yīng)改為

非蒸發(fā)型吸附泵的工作原理及抽速計算公式

  針對20℃的空氣(相對分子質(zhì)量為29,v=464m/s),則

非蒸發(fā)型吸附泵的工作原理及抽速計算公式

  如果有效開口面積A為20cm2,效率 H 為30%,則S=70L/s。