涡轮分子泵的结构及工作原理
发表时间：2022-10-19
涡轮分子泵是利用高速旋转的动叶轮将动量传给气体分子，使气体产生定向流动而抽气的真空泵。
涡轮分子泵的优点是启动快，能抗各种射线的照射，耐大气冲击，无气体存储和解吸效应，无油蒸气污染或污染很少，能获得清洁的超高真空。涡轮分子泵广泛用于高能加速器、可控热核反应装置、重粒子加速器以及真空镀膜等需要获得高真空度制造工艺中。
涡轮分子泵的结构
涡轮分子泵主要由泵体、带叶片的转子（即动叶轮）、静叶轮和驱动系统等组成。
涡轮分子泵工作原理
主要有立式和卧式两种。
分子泵的核心部件是旋转叶片和固定叶片(如图)。旋转叶片的转速达1800～90000rpm，叶片端的速度达数百m/s，接近分子的平均速度，通过和气体分子的碰撞将气体分子搬运到排气口。当对向设置的旋转叶片进行高速转动时，气体分子从吸气侧运动到排气侧的几率是A，气体分子从排气侧反向运动到吸气侧的几率是B。旋转叶片撞击气体分子，气体分子碰到固定叶片之后再次飞向下一个旋转叶片，最终被弹向排气口，使得A>B，实现排气功能。
立式涡轮分子泵
分子泵的排气速度= 吸气侧开口面积×11.6×A/B.p
式中 p——压强的上升值。
叶片的角度大，则排气速度大，压缩比小。叶片的角度小，则排气速度小，压缩比大。分子泵的排气速度基本上不受气体种类的影响，泵的极限压强可达10-8 Pa，但是对轻分子/原子，排气速度会有所降低。
分子泵是一种高速旋转的机械泵，因此对平衡的要求很高，对固体异物非常脆弱，通常要在分子泵的入口处安装金属过滤网。分子泵在工作过程中，如果压强突然恶化，则有可能损坏叶片。
常规的分子泵使用轴承来确保叶片的高速旋转。新型的分子泵采用磁悬浮构造，使得叶片转速不断提高的同时，更使分子泵适合超高真空系统，也延长了分子泵的使用寿命。
分子泵与油封式旋片泵和涡轮式干泵相比，工作环境更加清洁，而且可以达到极高的真空度。但是，分子泵不能在大气压下工作，必须和其他能够在大气压下工作的粗抽真空泵(油封式旋片泵或涡轮式干泵)联合使用。分子泵构造复杂、价格昂贵，高速旋转工作时会有振动。
分子泵的抽气机理与机械泵靠泵腔容积变化进行抽气的机理不同，利用了动量传递原理，使分子定向流动而被排出泵外，从而达到抽气的目的。