低温泵的抽速 2.4.4.1低温板冷凝气体的理论抽速 低温泵的抽速,可根据气体分子运动理论计算。条件是真空室容器内处于热平 衡状态,也就是说,只适用于低温板面积比真空容器表面积小的情况下。对于大型 设备(例如环模设备),通常把低温板放在真空室内,把低温板做得比容器的表面 大,这种状态破坏了热力学平衡。下面仅讨论处于热平衡状态下低温泵的理论 低温板温度为T,低温板单位面积的理论抽速S等于空间气体分子在低温板单 位面积上冷凝而减少的体积与时间之比。若气体分子全部冷凝在低温板上(冷凝系 数为1),低温板单位面积的理论抽速Sn L/(cm3·s) 式中可—被抽气体分子热运动平 摩尔气体常数,8314.25Pa M T—气体温度 体压 右下角g、s分别表示气相和液相 冷凝面上的图 P相比不能忽略时(接近于泵的极限压力),此时的抽速为 (2-34) √7×D.)[L(cm2·s) 式中P P 碰撞在低温板面上的气体分子不可能全部被冷凝,总有一部分能量大的气体分 子会从冷凝面上返回到空间去,冷凝的气体分子数和碰撞在冷凝板上气体分子数之 Bachler等人通过实验验证了N2和H2在饱和蒸气压附近,抽速降低曲线与理 比称为冷凝系数 论计算完全符合,处理他们的实验数据,并使(T/T,)12=1,低温板的面积为 A,冷凝系数为a,低温板单位面积的理论抽速公式应为 [L/(cm2·s)](2-35) A的低温 理论抽 时,公式(2-35 值趋近 速为 图2-44给出了由公式(236)计算出的20K低温板对氮气的理论抽速曲线。在 极限压力处抽速为零,然后抽速随压力升高而上升,约半个数量级后,抽速变为最 大值 论抽速曲线 冷凝系数是决定低温泵抽速的重要参数,图2-45所示为低温板在不同温度下 氮的冷凝系数a与压力比△P/P,的关系曲线。其中△p=Pg-P,即横轴为100% 的时候,相当于该温度下饱和蒸气压两倍的压力。从图中测试结果可以看出,超过 饱和蒸气压11倍的气压下,低温板的冷凝系数为1,在此以后,冷凝系数的大小 和低温板的温度有关。图2-46所示为44~3.6K对氢的实验数据。3.8K以下,a 为0.5,并且不依赖于气压。在4.4K,随气体压力的增加,a从0.01增加到0.02
