常見儲液式低溫泵的工作原理和特點

　　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(zhì)直接注入泵內(nèi)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(yōu)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(zhuǎn)費用高，每次加注低溫   介質(zhì)的使用時間短，需長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的真空系統(tǒng)要定期補充工作介質(zhì)，并且受到低溫介質(zhì)供應(yīng)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(gòu)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?zhèn)鞲衅骱团艢夤?。泵伸人真空室?nèi)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(nèi)，因此許多應(yīng)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(tǒng)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(jié)構(gòu)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(yù)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(yù)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(shù)愈高，則熱輻射通過它的傳輸幾率(透射系數(shù))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(shù)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。