首先介紹了渦輪分子泵的工作原理，結(jié)構(gòu)型式及其優(yōu)缺點。為了利用渦輪分子泵，獲得清潔真空，國外多利用干式機械泵作其前級泵，構(gòu)成無油的真空系統(tǒng)。然而，目前國內(nèi)渦輪分子泵多以油封旋片機械泵為其前級泵，構(gòu)成了有油真空系統(tǒng)，如果操作不當(dāng)，很難避免油蒸汽返流，對真空系統(tǒng)的污染。利用有油系統(tǒng)獲得清潔真空，國內(nèi)外都有一些有效防止返流的措施和成功的操作經(jīng)驗。這些對用戶正確選擇和使用渦輪分子泵有油系統(tǒng)獲得清潔真空，有一定的參考價值。

　　當(dāng)今，現(xiàn)代化的半導(dǎo)體行業(yè)中，越來越多地應(yīng)用渦輪分子泵。如濺射、刻蝕、蒸發(fā)、注入、分子束外延、離子加工等設(shè)備都需要在真空環(huán)境下運行。又如電子顯微鏡，表面分析儀器，殘余氣體分析儀及氦質(zhì)譜檢漏儀等也經(jīng)常使用渦輪分子泵來抽真空。此外，在宇宙模擬設(shè)備、核聚變裝置、太陽能集熱管鍍膜生產(chǎn)線上也都改用大型渦輪分子泵或低溫泵來代替油擴散泵系統(tǒng)，以防止油蒸汽的污染。因此，最近十幾年來，渦輪分子泵，在國內(nèi)、外都得到了顯著的改進和發(fā)展。在渦輪分子泵的應(yīng)用日益增加干式的前級泵還沒有大量普及和應(yīng)用的情況下，有時還不得不用油封機械泵來作渦輪分子泵的前級泵。因此，針對這種現(xiàn)狀，對渦輪分子泵的合理選用和正確操作是很重要的。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn)認為弄清楚渦輪分子泵的特點和使用方法，對用戶是很必要的。

1、渦輪分子泵的結(jié)構(gòu)型式與工作原理

　　渦輪分子泵在結(jié)構(gòu)上有立式渦輪分子泵和臥式渦輪分子泵之分，如圖1(a、b)為立式渦輪分子泵結(jié)構(gòu)示意圖，圖2 為臥式渦輪分子泵結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1(a)立式渦輪分子泵結(jié)構(gòu)示意圖　(b)帶磁軸承的立式渦輪分子泵結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 臥式渦輪分子泵結(jié)構(gòu)泵意圖

　　渦輪分子泵的工作原理很簡單。當(dāng)氣體分子以VP1 碰撞到運轉(zhuǎn)速度為VB(400 m/s)的表面上，就會被攜帶轉(zhuǎn)向到葉片的運動方向上如VP2。(如圖3) 典型的渦輪分子泵是在分子流范圍內(nèi)工作的。入口壓力可以1×10^-3 Torr 延至10^-11 Torr（目前國際真空度標準單位為帕斯卡，即Pa。若各位對真空度的不同單位的換算存在不是很了解的情況，請使用真空度在線換算工具：http://www.13house.cn/tools/pressure.php）。

　　渦輪分子泵葉片在非常高的速度下，使氣體分子被連續(xù)不斷地折射，轉(zhuǎn)向和壓縮，氣體分子被葉列壓縮到前級側(cè)后被前級泵排出。典型的前級泵多為小型的油封式旋片泵或干式機械泵。

圖3 渦輪分子泵的工作原理示意圖

　　泵中的這種旋轉(zhuǎn)的渦輪葉列稱為轉(zhuǎn)子，被裝在由軸承支撐的軸上。兩個轉(zhuǎn)子葉片圓盤之間有靜止的渦輪葉片稱作定子。它安裝在泵殼內(nèi)，每一對轉(zhuǎn)子和定子構(gòu)成一級壓縮。氣體分子通過泵的入口經(jīng)多級葉列壓縮后排到出口處，多級壓縮可有很高的壓縮比，故在入口處可獲得非常低的壓力(非常高的真空度)。

2、渦輪分子泵的優(yōu)缺點

2.1、渦輪分子泵的優(yōu)點

　　由于渦輪分子泵在某些方面，要比低溫泵、離子泵和擴散泵表現(xiàn)得更優(yōu)越。故在一般情況下，多選用渦輪分子泵。它的優(yōu)點有：

　　(1)清潔，無油蒸汽返流

　　渦輪分子泵可不用任何阱，按操作規(guī)程工作，就能為被抽容器提供一個極為清潔的真空環(huán)境，且不含有任何碳氫化合物。由于現(xiàn)代的渦輪分子泵除大泵外很少用油潤滑的了，對于小泵多用油脂潤滑，也有用空氣軸承的，但磁懸浮軸承用得較多。近幾年來也有不少干式前級泵出現(xiàn)，使渦輪分子泵系統(tǒng)不存在油蒸汽返流，使它真正成為一種清潔的干式高真空泵(如圖4)。

圖4 渦輪分子泵典型的殘余氣體的頻譜圖

　　圖4 表明渦輪分子泵系統(tǒng)中不含有碳氫化合物，曲線上17 和18 為OH+ 和H₂O+。

　　(2)使用方便

　　在許多應(yīng)用中，渦輪分子泵可不用高真空閥門或粗真空閥。只是簡單地一按電鈕，泵便能開始工作。從大氣壓力可降至極限壓力。這種系統(tǒng)可以通過渦輪分子泵進行粗抽，可一直加速到工作速度為止。這樣就可以不用閥門、管道、阱、閥門控制器等真空元件。同時也消除了這些元件所帶來的故障。因此渦輪分子泵系統(tǒng)所占的空間小，而且渦輪分子泵的安裝方向不受限制，可在任意方向安裝(用油潤滑的泵除外，它只能在垂直±5°范圍內(nèi)工作)。這個特點，可用于安裝位置受限制的地方。

　　(3)氣體輸送能力強

　　大多數(shù)渦輪分子泵對于輸送輕氣體(如氫、氦)的能力很強。因而它非常適于超高真空下的工藝操作。對于那些富氫的工藝過程，氦質(zhì)譜檢漏儀等場合均可得到應(yīng)用。有專門設(shè)計用于抽除腐蝕性氣體的渦輪分子泵，適用于刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕，離子束加工，低壓化學(xué)氣相沉積，外延及離子注入等工藝操作。在這些工藝過程中，抽除的氣體會對低溫泵、離子泵、擴散泵油等有腐蝕作用。甚至也會破壞標準的未加保護的渦輪分子泵。由于渦輪分子泵屬于傳輸型泵，被抽氣體可穿膛而過，不在泵內(nèi)積存。因而它適于氣體負荷高的工藝過程。如濺射、刻蝕等。

　　(4)適于超高真空應(yīng)用

　　一臺密封和除氣良好的渦輪分子泵，配以性能良好的雙級旋片泵(或同樣性能的干式前級泵)，其極限真空度一般可達到10^-9～10^-10 Torr(即133.3～13.33 nPa)之間。若一臺渦輪分子泵再串一臺渦輪分子泵，用金屬密封并除氣良好的泵，一般其極限壓力在1×10^-10 ～1×10^-11 Torr (即13.33～1.333 nPa)之間。而且不像低溫泵或離子泵那樣，渦輪分子泵在超高真空條件下能滿抽速運轉(zhuǎn)。這些性能再加上它有良好的清潔性(測不到碳氫化合物)，顯然用戶會選擇渦輪分子泵用于高分辨率質(zhì)譜儀，分子束外延設(shè)備及超高真空分析儀器等設(shè)備上的。

　　(5)高壓力下性能良好

　　有些渦輪分子泵的入口壓力可在10^-1～10^-3 Torr(即13.33 Pa～133.3 mPa)之間運行。在這個壓力范圍內(nèi)，離子泵不能應(yīng)用，對于低溫泵需要節(jié)流抽速或經(jīng)常再生，對擴散泵的工作也會變得不穩(wěn)定。

　　(6)循環(huán)的時間短

　　多數(shù)渦輪分子泵，尤其小一些的，要達到正常的運行速度的時間，一般需要1～3 min。對于不同品種和型號的泵有所不同。并且能立即關(guān)閉，并可暴露大氣。這種快速循環(huán)特性在樣品輸入系統(tǒng)中很有用，尤其對手提式氦檢漏儀有用。

　　(7)正常使用時間長

　　在某些應(yīng)用中，渦輪分子泵的正常使用時間要比其它泵優(yōu)越。因為在重氣體負荷和閥門漏氣的情況下，會引起低溫泵經(jīng)常不定時的再生或離子泵經(jīng)常修復(fù)，而渦輪分子泵使用還能消除因泵油對真空室的污染。