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渦輪分子泵
渦輪分子泵是一種高真空泵，通過高速旋轉的渦輪葉片將氣體分子從進氣口定向抽向排氣口，通常與前級泵（如旋片泵）聯用，實現10?11~10?1 Pa（超高真空至中真空）的壓力范圍。其特點是無油污染、抽速快，廣泛應用于半導體、科研、鍍膜等領域。
1. 結構與工作原理
（1）核心組件
轉子葉片：多級鋁合金或鈦合金渦輪葉片（轉速約20,000~90,000 RPM）。
定子葉片：與轉子交錯排列，形成氣體通道。
電機：高頻交流電機或磁懸浮軸承電機（避免機械磨損）。
排氣口：連接前級泵（如旋片泵），排出壓縮后的氣體。
（2）工作原理
動量傳遞：高速旋轉的葉片撞擊氣體分子，使其向下級運動（分子流態下有效）。
壓縮比：每級葉片對氣體進行壓縮，最終由前級泵排至大氣。
工作壓力范圍：依賴分子流狀態（需氣體分子平均自由程＞葉片間距）。
注：渦輪分子泵在分子流態（壓力＜10?1 Pa）下效率高，需避免大氣壓下啟動（會過熱損壞）。
2. 關鍵性能參數
| 參數 | 說明 |
|---|---|
| 極限真空 | 可達10?11 Pa（磁懸浮泵），常規泵10??~10?? Pa。 |
| 抽速（Speed） | 單位：L/s 或 m3/h，與氣體種類有關（如對N?抽速＞對H?）。 |
| 壓縮比 | 對重氣體（如Ar）可達10?，輕氣體（如H?）較低（約103）。 |
| 轉速 | 通常30,000~60,000 RPM，磁懸浮泵可達90,000 RPM。 |
| 啟動時間 | 從啟動至全速需2~10分鐘（磁懸浮泵更快）。 |
3. 渦輪分子泵 vs. 其他真空泵
| 泵類型 | 壓力范圍（Pa） | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|---|
| 渦輪分子泵 | 10?11~10?1 | 無油污染、抽速高 | 價格高、需前級泵 |
| 擴散泵 | 10??~10?2 | 耐粉塵、成本低 | 需油蒸氣、維護復雜 |
| 離子泵 | 10?12~10?? | 無振動、極限真空高 | 抽速低、僅適用于潔凈環境 |
| 低溫泵 | 10?12~10?3 | 無振動、抽速極大 | 需液氦/制冷機、成本高 |
4. 典型應用
半導體制造：晶圓刻蝕、離子注入設備的超高真空環境。
科研儀器：電子顯微鏡（TEM）、粒子加速器、質譜儀。
光學鍍膜：制備高純度薄膜（如AR鍍膜）。
航天模擬：太空環境模擬艙的抽氣系統。
5. 選型與使用注意事項
（1）選型要點
抽速匹配：根據腔體體積和所需真空度計算（如100 L腔體抽至10?? Pa需抽速≥50 L/s）。
氣體類型：輕氣體（H?、He）需選擇高壓縮比型號。
軸承類型：
機械軸承：成本低，壽命約3~5年。
磁懸浮軸承：無磨損，壽命長，但價格高。
兼容性：避免腐蝕性氣體（如Cl?、HF）或粉塵環境。
（2）操作與維護
啟動順序：先開前級泵（至10?1 Pa以下），再啟動渦輪泵。
停機保護：停機前繼續抽氣至低溫（防止軸承油蒸氣反流）。
防振動：安裝時需減震底座，避免影響精密設備。
定期保養：檢查軸承狀態、清潔進氣口濾網（若配置）。
