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    置于真空容器中的低溫表面具有抽氣作用，這種利用低溫表面冷凝、吸附氣體而達(dá)到抽氣目的的泵稱(chēng)為低溫泵。一般地，人們把利用普冷溫度(150K以上)的低溫板捕集水蒸氣、有機(jī)溶劑的裝置稱(chēng)為冷凝器；把置于泵和容器之間的液氮、液態(tài)空氣溫度(80K以下)的低溫板，用以捕集泵的返流蒸氣的裝置，稱(chēng)為冷阱或低溫?fù)醢澹恢挥械蜏匕宓臏囟仍?0K以下的抽氣裝置才稱(chēng)為低溫泵。

    最早人們用液氮溫度的低溫?fù)醢鍋?lái)捕集擴(kuò)散泵的油(汞)蒸氣，這種方法可以把擴(kuò)散泵的極限壓力提高1~2數(shù)量級(jí)。但是要利用低溫板來(lái)抽除真空系統(tǒng)中的常見(jiàn)氣體(氮、氧、一氧化碳等)就需要液氫溫度(20.4K)以下的低溫，要抽除氫、氖等氣體就需要4K以下的低溫。常見(jiàn)氣體中，氦的飽和蒸氣壓最高，4.2K時(shí)的飽和壓力為1atm(latm=101325Pa)，僅靠低溫板抽除氦就非常困難。

    現(xiàn)代液氦制冷機(jī)已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，液化效率高，能自動(dòng)地長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，特別是微型制冷機(jī)的出現(xiàn)，為制冷機(jī)低溫真空泵的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。1957年，拉沙雷夫( Lasarew)和帕利( Baily)最早把極低溫應(yīng)用于低溫泵?，F(xiàn)代的低溫泵，為了能在10~20K的溫度范圍內(nèi)抽除所有氣體，在低溫板上涂敷活性炭、分子篩等吸氣劑，極大地改善了低溫泵的抽氣性能。

    低溫抽氣的基本原理是氣體在低溫板表面上的冷凝、吸附和低溫捕集。低溫冷凝是指空間被抽氣體壓力高于冷凝板對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣壓時(shí)，就能不斷地將氣體冷凝在低溫板上。低溫冷凝的限制是氣體壓力一旦達(dá)到它的飽和蒸氣壓時(shí)，抽氣便停止。要想獲得更低的壓力，需要采用低溫吸附抽氣手段，如果低溫表面能保持單分子層的覆蓋度很小的話，那么表面的飽和壓力可降低到自身的冷凝物蒸氣壓的10^-1-10^-12倍。

    不同溫度下的飽和吸附容量差異很大。在低壓下，吸附容量隨壓力線性降低，意味著吸附位越來(lái)越多地被占據(jù)，壓力就不斷升高，在淀積幾個(gè)單分子層后，吸附容量就達(dá)到極限，如果此時(shí)氣體壓力高于飽和蒸氣壓，就開(kāi)始出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象，吸附層厚度隨抽氣時(shí)間增加，最大淀積層厚度受限于淀積層表面溫度和周?chē)邷乇砻鏌彷椛洹?/p>

    低溫捕集是指氣體分子在淀積的松散的霜層表面或內(nèi)部的吸附現(xiàn)象。在超高真空條件下，淀積層的厚度和淀積速度都很小，所以它不是低溫泵抽氣的主要機(jī)理，可能存在此種現(xiàn)象，但作用有限。

    低溫泵的最大優(yōu)點(diǎn)是可以獲得清潔真空(或無(wú)油真空)。它的工作介質(zhì)全封閉在杜瓦瓶或制冷機(jī)內(nèi)部而不暴露于真空中，不存在油脂、汞等雜質(zhì)氣體的污染問(wèn)題。

    其次是低溫泵的抽速可從10²L/s做到10⁵L/s。用于大型空間環(huán)模設(shè)備的低溫泵的抽速需要數(shù)十萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)升，這樣大的抽速用其他真空泵很難實(shí)現(xiàn)。

    低溫泵的極限壓力低。不銹鋼測(cè)試罩在不烘烤的條件下，可以獲得10^-7Pa的極限壓力；經(jīng)過(guò)300℃烘烤，極限壓力可以提高1~2數(shù)量級(jí)。

    低溫泵和擴(kuò)散泵、渦輪分子泵相比，具有很強(qiáng)的選擇性抽氣效應(yīng)。對(duì)不同氣體的抽速、最大抽氣量以及極限壓力差別很大，選用低溫泵時(shí)應(yīng)考慮被抽氣體成分對(duì)低溫泵抽氣性能的影響。此外，低溫泵的啟動(dòng)壓力、最高工作壓力、最大抽氣量還受限于制冷機(jī)的最大制冷量。和濺射離子泵相似，低溫泵僅適用于高真空、超高真空，而不適用于低真空。

    由于低溫泵具有無(wú)油污染、高效率、操作簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)，因而在真空鍍膜、原子能加速器、空間環(huán)模設(shè)備、可控?zé)岷朔磻?yīng)、電子顯微鏡、質(zhì)譜儀、高頻晶體定標(biāo)以及科學(xué)研究領(lǐng)域中都得到廣泛應(yīng)用。

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