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閱讀：1發(fā)布時(shí)間：2025-3-22
分子泵壓縮比
壓縮比通常是指泵的排氣壓力與進(jìn)氣壓力之比值。對(duì)于渦輪分子泵來(lái)說(shuō)，壓縮比是指在分子泵排氣口和進(jìn)氣口壓力之比。壓縮比的高低取決于幾個(gè)因素，最重要的因素是氣體的類(lèi)型和渦輪分子泵的設(shè)計(jì)。壓縮比越高，在分子泵進(jìn)氣口得到的最終壓力就越低，也就是分子泵的極限壓力越低。
圖 1：渦輪分子泵的橫截面
影響壓縮比高低因素一：氣體類(lèi)型
渦輪分子泵的抽氣原理是基于以下原則，即從高真空側(cè)流動(dòng)到前真空側(cè)的氣體分子多于從前真空側(cè)流動(dòng)到高真空側(cè)的氣體分子。這是通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片快速旋轉(zhuǎn)對(duì)氣體分子進(jìn)行加速來(lái)實(shí)現(xiàn)的。氣體越輕，其分子運(yùn)動(dòng)的速度就越快（見(jiàn)表 1）。
氣體類(lèi)型 | 摩爾質(zhì)量 g/mol | 平均速度 | 馬赫數(shù) |
H2 | 2 | 1,762 | 5.3 |
He | 4 | 1,246 | 3.7 |
H2O | 18 | 587 | 1.8 |
N2 | 28 | 471 | 1.4 |
空氣 | 29 | 463 | 1.4 |
Ar | 40 | 394 | 1.2 |
CO2 | 44 | 376 | 1.1 |
表 1：不同氣體的摩爾質(zhì)量和平均速度
對(duì)于較輕的氣體分子，其向高真空側(cè)的回流速度因此高于較重的氣體分子。由于存在較輕的氣體分子，因此高真空側(cè)存在更多的氣體粒子，這里的壓力會(huì)相對(duì)較高，而壓縮比因此較低（見(jiàn)圖 2）。
圖 2：氣體類(lèi)型和壓縮比的相關(guān)性
影響壓縮比高低因素二：分子泵內(nèi)部設(shè)計(jì)
Pfeiffer 渦輪分子泵 HiPace 系列內(nèi)置 Holweck 泵級(jí)，與 Gaede 級(jí)、Siegbahn 級(jí)對(duì)比，Holweck 泵級(jí)能夠更高效地把非常輕的氣體抽入更高壓力區(qū)，例如圖 3 中的氦氣。突出的是 Holweck 級(jí)的壓縮比。
圖 3：使用不同抽氣原理的氦氣壓縮對(duì)比
綜上所述，具有高壓縮比的渦輪分子泵比低壓縮比的渦輪分子泵更能獲得相對(duì)較低的極限壓力。
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