常見儲液式低溫泵的工作原理和特點
發布時間：2015年11月06日 09:16 閱讀：6645
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澤德
儲液式低溫泵又稱為儲槽式
低溫泵，或冷阱式低溫泵。低溫介質直接注入泵內液池，液池的外壁作為低溫板，使氣體冷凝達到抽氣目的。為了減少常溫部分的熱輻射，一般需安裝液氮屏以減少液體的消耗。其優點是泵的體積小、無振動、無噪聲、操作簡便，適用于高能加速器等大型真空工程。缺點是運轉費用高，每次加注低溫 介質的使用時間短，需長期連續運轉的真空系統要定期補充工作介質，并且受到低溫介質供應條件的限制。
1.簡單儲液式低溫泵
簡單儲液式低溫泵一個實例。液氦裝在一個不銹鋼容器中，其外壁構成冷凝面。外面擋板用液氮冷卻。液氦容器懸掛在一個薄壁合金銅管上，上面裝有液氦輸送管、液面傳感器和排氣管。泵伸人真空室內作“冷頭”。它對氮的抽速為1m3/s，對氫的抽速為3m3/s。
簡單儲液式低溫泵冷頭伸進真空室內，因此許多應用不適合，液氦耗量大，使用壽命(液氦充滿后的維持時間)短，只有0.5～3天，并且不能獲得低于10-8pa的壓強。這是因為液氦面波動不可避免之故。若沒有擋板抽氫，僅能達到10-5Pa，用傳統的擋板僅能降到10-8Pa(300K時測得的等效氮壓強)。簡單儲液式低溫泵不能抽氦。
2.典型儲液式低溫泵
典型儲液式低溫泵其基本結構是不銹鋼液氦容器，底部作為抽氣面，周圍被液氮容器包圍。擋板的熱輻射的透射極小，顯著降低了低溫表面的熱負荷，因而使氫的平衡壓強大為降低。冷凝面鍍銀，當冷凝面面對容器壁時，2.3K的低溫表面可以獲得(9.33±2.66)×10-8Pa的氫的平衡壓強；當周圍以液氮冷卻擋板屏蔽時(光學密閉)，氫平衡壓強趨近于1.33×10-10Pa；如果把擋板溫度降至64K，則可獲得1.33×10-11Pa。另一種方法是在鍍銀表面上預先冷凝一層Ne、Ar、O2等氣體，則可獲得1.33×10-10Pa的氫壓強；如果再把周同的擋板溫度降至78K和64K，則可分別測得10-11和10-12Pa的氫壓強。
冷凝面下邊的擋板可以減少室溫對冷凝面的熱輻射，以及使氣體分子通過它被冷卻后再打到冷凝面上。可凝性氣體被冷凝，不可凝性氣體被預冷，從而減少了對低溫冷量的消耗。擋板表面的熱輻射吸收系數愈高，則熱輻射通過它的傳輸幾率(透射系數)就越低。因此可以采用陽極氧化鋁作輻射屏蔽片(或用黑銅)，用輻射(吸收)系數很小的金作排氣面，以反射外來的輻射。該泵的液氦量比較大，其中的80％以上消耗在77K的液氮保護壁表面的輻射而損失的。
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