闭环低温冷凝泵的基本原理及运用

　　闭环气氦冷凝泵一般工业上用得比较多，一般有低温冷凝、低温吸附、低温捕集等三种吸气方式。

　　1.基本原理和结构

　　①低温冷凝。在挡板及辐射屏的表面上，它只对一般性气体有效。

　　②低温吸附。由于He、H2、Ne等气体的存在，即使泵工作在温度10K左右，要使泵的极限压力达到10Pa，几乎是不可能的。又若考虑到不锈钢泵壁和容器壁放出的气体主要是氢气，则单靠冷凝抽气就达不到预期的要求。为此，在第二级冷却面上涂上活性碳吸附剂作低温吸附，这是一种重要的抽气方式。采用活性碳作吸附剂的原因是它的吸附激活能比分子筛的小，可以不经烘烤即能脱附，加之活性碳孔经分布范围十分宽广，孔径大的可达200nm，脱附气体容易扩散出来。

　　③低温捕集。低温捕集吸气方式的吸气机理有二种。可凝性气体(如N2、CO2、H2O等)、对非可凝性气体(如Ne、He、H2)的裹胁性吸附；此外可凝气体在低温表面形成一层多孔性的结品体，也能吸附一定的非可凝性气体。

　　2.闭环气氦低温冷凝泵的主要优点有：

　　①泵可提供完全洁净的超高真空。

　　②泵的尺寸实际上是不受限制的，泵的几何形状可适配于各种各样的空问，可在任意方向上使用。

　　③特别适合于在溅射镀膜设备上使用，因这种泵对Ar的抽速大(比洁净的溅射离子泵要大得多)，而仍能保持其它气体特别是水蒸气在较低压力的水平。这种泵在溅射镀膜设备上使用后，沉积膜的质量有显著的提高。在80年代后期，国外有些大公司已普遍地应用在镀膜设备上。

　　④因冷却元件是具有一定的热容量的，因此它具有一定的抽除过载气体的能力，而对突发性气体负载不敏感。

　　3.泵经使用一段时间后，如发现极限压力增高，以及压力不稳定时，则需要对泵进行再生。再生的步骤包括：

　　①恢复至室温。关闭压缩机后经2～3h即可暖和，使早先吸附的气体脱附，并经放气阀排出。为加速这一过程可对泵进行烘烤。这时应注意避免烘烤温度的不均匀，否则会使脱附气体特别是水蒸气转移到泵内温度较低的部位，而不释出泵外。但烘烤温度应低于80℃，以防止活性碳吸附剂上吸附的气体分子转化为化学吸附，否则吸附剂就会失效。

　　②排气，经彻底干燥后的冷凝泵就可用机械泵进行粗抽，一般粗抽至5Pa左右，粗抽时间不必过长，否则将会造成油蒸气对泵的污染。为了使泵内吸附气体脱附彻底，又不使机械泵抽气时间过长，可用置于泵进气口方向上的冲洗阀注入适量的干燥氮气，估计吸附气体已完全释放后，即可停止加热或冲洗、并停止排气，待泵恢复至室温后，即可继续使用。