評述現有國產擴散泵產品的進展情況，存在的不足之處，今后應努力改進的方向。討論測量擴散泵返油率的幾種方法，提出采用石英晶體振蕩器測量擴散泵返油率的新建議。

1、對展出擴散泵產品的評價

　　在第七屆國際真空展覽會上，看到了不少擴散泵產品，其中感觸最深的有：會展中心門前展出最高大的、口徑1.6m的大型擴散泵，應該算是目前國內最大型的擴散泵，在此之前，國內最大口徑的擴散泵大約是1.2m；在展覽館二樓D座展臺上展出的、級數最多的五級擴散泵，據了解應該是五級泵同類產品中最矮的擴散泵；各展臺上展出的擴散泵產品外觀質量普遍有了提高，可以說是上了一個檔次。在展覽會上，很難評論產品的性能，只能從產品樣本上和生產廠家的口頭介紹中去分析。從外觀上可以看出產品的功能齊全了，油面觀察窗清晰醒目，注放油口尺寸加大，水溫、油溫測量、報警功能明顯可見，加熱器多路控制有利于啟動和節(jié)能；擴散泵產品的加工工藝有了改進，泵體、泵芯有關部件采用拉伸工藝，減少了焊縫，保證了質量；臨界前級壓力提高了，最大可達75Pa；工作壓力范圍拓寬了，有些擴散泵能在1.3×10-1Pa穩(wěn)定工作，返油率低，最低可達到1×10-2mg/cm2·min。

　　由此可見，近幾年來，擴散泵產品從外觀、功能到性能都有了較大的進展，這是擴散泵生產廠家努力的結果，是擴散泵用戶的喜訊，是我國工業(yè)技術水平發(fā)展、進步的體現。

　　據了解還有些生產擴散泵的廠家沒有來參展，只從參展的擴散泵產品可以看出：產品的品種還不多，例如風冷擴散泵、內加熱擴散泵等沒有產品展出；產品的性能、特點還不夠突出，沒有名牌產品、沒有特色產品，大家展出的產品性能都差不太多，剩下的只有價格競爭了，這不是好的兆頭；有的參展人員對技術不太熟悉，缺乏樣本之外的知識，例如對最大出口壓強可達75Pa是靠什么技術實現的，為什么能達到那么低的返油率，返油率是怎么測出來的等問題，參展人員很少有能說明白的，當然，參展單位產品很多，要求每個人都很熟悉困難確實很大，但由于說不清楚，會使用戶產生信任危機感，懷疑性能指標的準確性，對產品銷售是不利的。

2、對發(fā)展擴散泵產品的看法

　　擴散泵具有結構簡單、制造容易、成本低、性能穩(wěn)定可靠、使用方便、壽命長、沒有運動件、無振動、無噪音等特點，受到廣大用戶的青睞。因此，擴散泵是有發(fā)展前景的。

　　擴散泵除了理論研究不夠深入，設計計算方法

　　不夠完善之外，主要的問題是耗能耗水和油污染。當前世界各國普遍認識到了能源危機，水資源短缺和油污染對產品質量有影響。因此，解決擴散泵的上述三個問題是擴散泵產品生產廠家和用戶值得重視的研究方向。

　　2.1、關于能耗

　　擴散泵的能源浪費主要體現在加熱器上。至今為止，各擴散泵生產廠家都使用裸露的電阻絲加熱，電爐盤與泵底之間的間隙不可避免，盡管有的廠家加了保溫措施，但收效不明顯，這一點可以從各廠家的擴散泵樣本上體會出來。在生產實際中，大多數廠家沒有調壓器，無法調出最佳加熱功率。擴散泵節(jié)能的辦法應該是徹底改變現有加熱器的結構。外加熱器可改成貼泵底的加熱器，消除空氣隙，增強導熱率；內加熱器功率損失最小，利用率最高，如果再加上翅片，不但能增加傳熱面積，還可以提高油蒸汽的溫度和質量，形成汽相加熱，減少油霧滴。這兩種方法并不是什么新概念，國外有產品、國內有實驗�？上У氖乔靶┠甑膶嶒炐Ч�不佳，終告失敗。這不是實驗者的錯，而是受當時技術、材料和工藝等條件的限制。這次展覽會上看到了新的加熱元件，給勇敢的實驗者提供了條件和伙伴，不妨再試，為節(jié)約能源二次創(chuàng)新。調壓器是各擴散泵生產廠家必備的裝置，認真調試功率可在節(jié)能的同時，提高泵的性能。熱計算，優(yōu)化傳熱是理論工作者的任務，這方面的工作還很欠缺，需要有人去研究。

　　2.2、關于節(jié)水

　　擴散泵節(jié)水比較麻煩，它與節(jié)能聯系在一起，定量過程需要從熱計算入手解決。定性分析可知，水冷套結構比冷卻水管結構浪費水多一些，冷卻水管在泵體不同部位盤繞的疏密程度應該有變化。對于小型擴散泵不用水冷，用風冷早已實現，口徑在200mm以上的擴散泵，很少有風冷泵。如果在嚴重缺水的地方工作，可以設想采用熱管技術，將擴散泵水冷套做成熱管形式，在加熱器加熱油的同時，熱管中的介質受熱蒸發(fā)，由液體變成氣體，氣體到達熱管頂部，即是泵口附近冷凝成液體，吸熱降溫。使熱管中的溫度分布與水冷作用相同，實現水冷改為熱管冷卻起到節(jié)水作用。

　　2.3、關于返油

　　擴散泵返油到被抽空間，產生油污染，影響產品質量是大家都很關心的問題。在制造擴散泵性能標準中規(guī)定有返油率的標準，生產擴散泵廠家的產品樣本中也都寫有返油率這項指標，有的廠家樣本中擴散泵返油率可達1×10-3mg/cm2·min。這樣低的返油率是怎樣實現的呢?用什么方法測出來的呢?據說是根據國外同類產品得出來的，不夠科學嚴謹。為降低擴散泵返油率，應該在泵的結構、加熱功率方面下功夫。東北大學設計的低返油率擴散泵如圖1所示(已申報專利)。生產出來的K-200D低返油率產品，用現有測量返油率的方法，測不出返油率。為測量返油率，應該研究制定出新的返油率測試方法和標準。最早的測試方法是用錫箔紙采樣稱重法，因其不準確而改用現在的測試罩采樣、滴管收集法，這種方法精度太低，對于現有的低返油率擴散泵根本無法實施。

1.泵體　2.水冷帽　3.泵芯　4.擋油器　5.加熱器

圖1　低返油率擴散泵

3、對返油率測試方法的建議

　　擴散泵返油率不但與其結構和加熱功率有關，而且還與裝配者的技術水平、調試技術有關。圖2(a)與(b)為同1臺老式結構的油擴散泵，在泵口蓋上有有機玻璃板，可定性觀察其返油形成情況(照片)，由于兩次泵芯裝配調整關系不同，出現返油率的部位不同，在相同時間內的返油量不同。因此，在制定返油率測試方法及抽查標準時應給予關注。

(a)在噴咀一側大量返油，返油量大；(b)在噴咀周向均勻返油，返油量小

圖2　擴散泵返油形成的情況照片

　　新型擴散泵的返油率確實低了，返油率的測試方法也應該相應改進。比較精確的方法應該用分壓力測量和殘余氣體分析法。目前還沒有專門用來測油蒸汽分壓力的儀器，有待開發(fā)新產品。質譜分析確是好辦法，但原理復雜，設備貴，一般技術人員操作困難。石英晶體振蕩器法似乎更容易一些。規(guī)定石英晶體尺寸(面積A)、固有頻率(f)、在擴散泵口的安放位置和測試時間。如果石英晶體上有油膜沉積，其厚度為D，則石英晶體振動頻率將發(fā)生變化，其值為$f，$f與D有一定的比例關系，而油蒸汽沉積的質量$m=ADQ，Q為油的密度。將有關信號和參數傳給計算機，經過適當換算關系，可求出返油率。當然這只是設想，具體實施需要研究解決相關問題，需要實驗。建議有關部門想辦法建立研究基金，或有能力，有開拓精神的工廠出資，廠校結合開展研究工作。

4、結束語

　　擴散泵的結構簡單，理論深奧，研究工作難度大，以致于近些年來發(fā)展研究擴散泵的文章很少。實際上擴散泵需要研究的有關問題很多，只是受研究條件的限制，很難深入而已。相信在一定時機，研究工作會有新的突破。由于見微識淺，不當之處請多指正。