高压缩比涡轮分子泵的工作原理

  涡轮分子泵使半导体生产的许多制造步骤以及无数的真空镀膜工艺得以实现。

工作原理和压缩比

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。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。压缩比K0 ，可以根据Gaede[1]来估计。对于视觉密集型叶片结构，Gaede的公式适用。

                  涡轮分子泵的工作原理

               转子和定子叶片的排列方式

霍尔韦克级的特殊功能

Holweck级是一个多级Gaede分子泵，有一个螺旋形的泵通道。由于转子的旋转，进入泵通道的气体分子在泵通道的牵引方向上得到一个速度。由于转子和分离分隔Holweck级的挡板之间存在间隙，因此会出现回流损失。为了尽量减少回流，间隙的宽度必须保持较小。圆柱形套筒（1）被用作霍尔韦克平台的转子，它在定子（2）的螺旋通道中旋转。如果定子被安排在转子的外部和内部，两个霍尔韦克级可以很容易地被整合到一个泵中。这样，被泵送的气体颗粒首先通过转子外侧的定子通道，然后再通过转子内侧的定子通道向上输送。从那里，它们通过一个收集通道，到达前级泵。现代涡轮分子泵有时有几个这样的 "折叠式 "霍尔韦克级，其泵送速度S0是相同的。

                   霍尔韦克级的工作原理

涡轮泵配备了Holweck级，是为了使极限压力在0.5-5hpa之间，以隔膜泵为前级建立起涡轮分子泵系统，这些被称为涡轮拖动泵。由于涡轮泵的高压缩比，只需要很小的泵送速度就可以为Holweck级产生低的本底压力。因此，排气通道--特别是通道高度和到转子的间隙--可以保持得非常小，分子流可以保持在1 hPa范围内。氮气的压缩比同时增加了所需的10的3次方数量级。

TAG：涡轮分子泵