高压缩比涡轮分子泵工作原理和应用

普发真空历史上的一个重要里程碑是在1955年发明了涡轮分子泵。从那时起，公司约3400名员工持续致力于改进真空技术。就在最近，激光平衡技术的发明又成为一大革新。它提供机器更长的使用寿命，同时能明显降低振动和噪音排放。但是，让我们从头开始。传统的涡轮分子泵工作原理的基础是什么？以及如何为您的应用选择合适的（前级）泵？

涡轮分子泵的发明

第一台涡轮分子泵是在1955年发明的。当时，Willi Becker博士在Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik GmbH（现在的Pfeiffer Vacuum）已经任职13年，担任技术实验室负责人。他关注的问题是如何防止扩散泵中的油回流到泵壳中。为此，他将一个旋转风扇轮作为挡板。通过这种方式，气体粒子沿压力梯度方向流动，没有明显的传导损失。在这相反方向，倒流的油分子被旋转的风扇轮反射。这阻止了分子到达高真空一侧。

在进一步的研究中，贝克尔博士注意到，这种设计不仅减少了扩散泵油回流的问题，同时还产生了较低的总压力。然后，他应用了一个转子-定子组合和多个串联的泵级。在这种设计中，他使用了左右两侧对称流模式--一个由皮带驱动的转子，速度达到16,000转/分钟。该泵重62公斤，抽速为900立方米/小时，是今天所有涡轮分子泵的先驱。1958年，在比利时纳穆尔举行的国际真空大会上，该泵首次被展示。如果没有这项发明，我们的现代生活将是不可想象的--因为没有涡轮分子泵，半导体生产的许多制造步骤以及无数的真空镀膜工艺将不可能实现。

威利-贝克尔博士，1958年在阿瑟-普发真空技术有限公司（今天的普发真空）的实验室里

涡轮分子泵的发明

涡轮分子泵是如何工作的？

从快速旋转的叶片到被抽气的气体分子的动量转移是转子和定子叶片排列的泵送作用的基本原理（图1）。撞击到叶片上的分子被吸附在那里，并在短时间内再次离开叶片。叶片速度v被叠加到分子热运动速度c。分子热运动速度c是分子离开泵的速度。分子流动必须在泵中占主导地位。否则，叶片传递的速度分量将通过与其他分子的碰撞而丢失。因此，平均自由路径T必须大于通道高度 h。在泵送气体的过程中，动能泵中会出现背压，导致倒流。S0 表示没有前级压力的抽速。它随着前级压力的增加而减少，在最大压缩比K时达到0值。