低温真空技术

低温真空技术低温真空技术，即利用低温获得真空的技术。在低温真空领域中，低温技术与真空技术之间的关系以气体与固体或液体表面的相互作用为基础。当处于较低的温度下时，除氦外，所有气体皆以固态形式凝结，且具有较低的蒸气压；同时，为了获得和维持低温，真空又必不可少。低温泵作为兼顾到气体类型及压强范围的获取真空的手段，是低温技术与真空技术两者结合的代表。低温泵在现代电子工业、化学工业、空间科学、原子能工业、冶金、光学、食品、医药卫生、农牧业以及日用工业等部门都有广泛的应用。本文主要从以下几个方面来阐述低温真空技术。1、低温真空技术的基础原理2、多孔固体的低温吸附固体吸附剂(例如分子筛和活性炭)与气体冷凝物相比,优点是吸附剂层可以很厚(公斤/米“),因而可以吸附更大量的气体。其应用范围可从大气压直到超高真空。3、混合冷凝作用和低温捕集4、低温泵的特性计算在实际应用中，为了选择合理的低温泵结构，需要解决以下问题：用冷凝泵与低温吸附级或其他泵组合来清除难凝或不可凝成分（H2，Ne，He）；低温面的热负荷，贮槽式低温泵以及蒸发式低温泵的制冷剂需用量，致冷机低温泵的制冷量；低温泵几何结构对比抽速的影响；最大冷凝层厚度和连续运转时间。（1）、极限压强最佳情况下可得到的低温泵极限压强可用下式表示:P𝑒=P𝑠(T𝑤T𝑘)1/2其中Ps为饱和蒸汽压，Tk为冷凝面的温度，Tw为容器表面的温度。（2）、低温面的热负载稳态情况下,低温表面的热负载由热辐射、固体热传导、冷凝、低温吸附和气体热传导组成。它们的总和为有效致冷功率。（3）、致冷剂的耗量（4）、致冷机低温泵的致冷功率（5）致冷机低温泵整个工作范围内的抽速（6）、起动压强Ps起动压强取决于工作条件,在许多超高真空应用中,要求低的氦分压,因而要求其小于0.1帕，工艺流程的真空过程中至少将起始压强选择在40Pa。5、低温真空技术的应用目前低温真空技术主要应用于以下领域。（1）、空间研究在空间模拟器中,要求对容易冷凝的气体有极大的抽气容量(102~104米/秒),这可以选用15K大型致冷机低温泵,而难于冷凝的气体可选用其它泵来抽除。在低压风洞,推进剂系统和空间实验室试验中也应用了低温泵。（2）、粒子束系统在欧洲核子研究中心的交叉贮存环的交叉点处装了两台低温泵，其压强可以降低到10-10Pa以下。同时在等离子体风洞、电子显微镜、电子衍射、质谱学及原子束和分子束等领域也应用了低温泵。（3）、等离子体物理和热核聚变对于托卡马克型的聚变反应器,要求极纯的剩余气体氛围(10-8帕)和极高的抽速(104m3/s),低温泵与分子泵组合是满足这些要求的最好技术途径。（4）、薄膜和微电子学对于工业应用,要求短的抽气时间,这就要求对空气和水蒸汽有高的比抽速,此外材料在真空中释放出大量的氢,这就要求对氢有高的抽速。具有活性炭吸附级的致冷机低温泵特别适用于这样的场合。