扩散泵是真空泵家族中的重要成员,常用于获得高真空或超高真空环境。它利用高速蒸气流(通常是油或汞)来携带气体分子,将其压缩并排出系统。根据不同的结构、工作介质和性能特点,扩散泵可分为多种类型。
按工作介质分类:
- 油扩散泵:使用专用扩散泵油作为工作液体制备蒸气流。油扩散泵是应用最广泛的一类,可获得10^-4 Pa至10^-8 Pa的极限真空。其又细分为普通油扩散泵和低返油率油扩散泵(如带有挡板、冷阱的型号)。
- 汞扩散泵:以汞(水银)为工作介质。汞扩散泵对传统油蒸气污染不敏感,但汞蒸气有毒,需要冷阱捕集,现已较少使用。
按结构形式分类:
- 立式扩散泵:常见为圆筒形,蒸气从上往下或从下往上喷射,分级压缩气体。这是最主流的结构。
- 卧式扩散泵:多用于大型真空系统,蒸气沿水平方向流动,便于连接管道布局。- 按喷嘴级数可分为单级和多级(通常3~4级),多级泵能获得更高压缩比和更低极限真空。
按性能和应用分类:
- 普通扩散泵:用于一般高真空工艺,如真空镀膜、电子显微镜等。
- 超高真空扩散泵:带有特殊结构(如高真空阀、冷阱、液氮冷阱)来减少返油,极限真空可达10^-9 Pa至10^-10 Pa。
- 分馏式扩散泵与不分馏式扩散泵:分馏式通过分级蒸馏不同沸点的油组分,使轻馏分作为喷射蒸气,重馏分返回锅炉,可改善返油和稳压性能,是常见的设计。
扩散泵常与机械泵(前级泵)、罗茨泵等组合使用,以满足不同真空度要求。选择扩散泵时需综合考虑气体种类、抽速、极限真空、防止油污染需求等因素。