低温泵,根据前面对于真空泵的介绍,属于真空泵中气体粘合产生真空的泵。
它的工作原理如下,
一般,低温泵会和某个密闭腔室连接,我们是希望该腔室能达到真空状态。当腔室内部的气体分子接触到低温泵内部的低温表面,当低温表面的温度足够低,低到比该气体的饱和蒸气压温度还低时,该气体就会冷凝到表面上,而腔室中该气体分子的数量就减少了,从而获得真空。
具体来讲,多数气体在温度低于20K时,都会被 冷凝 ;而有些气体即使到了20k也无法被冷凝,于是就用另外一种方法-- 吸附 ,比如H2 ,氦气,一般吸附剂用活性炭。所以低温泵里面的冷却塔背面会粘附很多活性炭,就是这个用途。
那么又是什么让泵体里面的温度足够低呢,靠的是压缩机,一般低温泵都会配套一台压缩机,压缩机里面的冷媒是氦气,至于压缩机的怎么工作的,下次有机会再聊聊。
低温泵硬件结构图如下,
各结构的名称和用途如下,
a)1+5+7 = 一级冷阵,保证温度在45-100k;其中障板,通俗的讲就是挡板,样式为斜45度的单层百叶窗,主要作用是保证被抽气体顺利抽走,也能阻挡腔室内部的热量扩散到冷泵内部;
b)2+4+6 = 二级冷阵,保证温度在10-20k;
除了低温之外,要保证温度能够恒定在某一具体值,还需要有加热,所以一级冷阵和二级冷阵内部还有加热器。
实际接触到泵的品牌有CTI 和ULVAC 的。
其中主要展示一下里面的冷却板和吸附剂--活性炭,如下,