CN103397999B - 一种增加低温泵抽速的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增加低温泵抽速的方法，采用热喷涂方法在低温泵的障板表面生长一层粗糙的氧化铝薄膜。本发明在不改变障板结构、尺寸的前提下，增加了比表面积，能有效提高低温泵的抽速。

Description

一种增加低温泵抽速的方法
技术领域
本发明涉及低温泵领域，具体为一种增加低温泵抽速的方法。
背景技术
低温泵是通过在低温的表面冷凝和吸附气体而进行工作的，表面的低温是通过制冷机获得。低温泵本质上就是一气体冷冻和存储的装置。一旦气体分子被冷冻在表面，腔体内的压力将会降低，当表面吸附饱和以后，必须通过再生的方法才能让低温泵重新工作。
典型的低温泵包括两级，一级的工作温度在80K左右，用来冷却水蒸汽和CO2，二级的工作温度在20K，可以冷凝氧气，氮气和氩气。另外二级表面的活性炭还可以吸附氦气和氢气。
气体分子到达冷凝表被吸附或冷冻的过程非常复杂。气体分子同泵表面的作用有很多种。首先，气体分子必须在表面吸附，而吸附只有在分子在到达表面的时候能量损耗的足够多才行，吸附分子将通过弱作用的范德华力吸附在表面。让分子损失能量的一种方法是通过与表面的碰撞。分子通过碰撞而将能量传递给别的分子的碰撞叫非弹性碰撞。气体分子进入低温泵内部后可能与表面进行碰撞然后再弹开，或许要经过许多次碰撞在能量降低至一定程度时才可以在表面吸附。每一次碰撞、弹开的过程都可能会让气体分子逃离低温泵而重新回到真空腔体内。因为低温泵的冷凝是依靠气体分子的随机运动而将气体分子捕捉，所以将气体分子控制在低温泵内将会有效提高低温泵的抽气性能。分子与表面接触后是吸附在表面还是弹开由许多因素控制，包括气体分子的能量大小、碰撞的角度、表面的形貌、表面温度等。
如图1所示，图1是一种典型的二级低温泵结构，包括壳体、障板、辐射屏、吸附阵和膨胀机。
首先，低温泵的初级结构由辐射屏组成。障板的结构是由相互叠加的圆圈或板式结构组成，用来阻挡泵口外面的光辐射，保护二级吸附阵的低温。同时它可以吸附一些凝固点较高的分子，如水分子等，并对其他分子进行预冷，降低其能量。
如图2所示，是目前较常运用的低温泵的障板的结构。其由不同直径的圆环条板组成，一方面光不能直射到二级吸附阵，另一方面圆环板之间有一定的距离，可以让分子透过。在分子通过障板的时候，会预先与障板表面进行碰撞或冷热交换。
为了增加泵的抽速的容量，一般需要障板冷却面的面积越大越好。但增加面积的同时却减少了低温面之间的距离，进而影响分子进入二级吸附阵的机率。低温泵的抽速也因此受到影响。以前的发明都是通过增加障板的表面积，或吸附阵的面积。
发明内容
本发明的目的是提供一种增加低温泵抽速的方法，以实现在不影响分子流导的情况下增加冷凝板的比表面积，进而增加泵的抽速的目的。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种增加低温泵抽速的方法，其特征在于：采用热喷涂方法，在低温泵的障板表面生长一层粗糙的氧化铝薄膜，氧化铝薄膜的厚度为100-700μm,氧化铝需要均匀喷涂在障板表面，表面结构为片状或多孔状。
所述的一种增加低温泵抽速的方法，其特征在于：采用热喷涂方法生长氧化铝薄膜的过程如下：表面经过去污等预处理以后，预热进行喷砂处理，喷砂的目的是使表面粗糙化；喷砂以后接着进行热喷涂，热喷涂是利用热源将氧化钛加热至溶化或半溶化状态，温度在10000℃左右，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的铜基体表面形成涂层，此时调整喷嘴与基底之间的角度可以得到不同粗糙度的表面；喷涂完成以后，须熔化进行，然后精加工，至完成。
所述的一种增加低温泵抽速的方法，其特征在于：所述氧化铝薄膜的厚度优选500微米。
本发明使障板表面粗糙化，以增加比表面积，分子可以与障板表面发生更多次的碰撞。分子在表面吸附需要降低其能量。一般情况下，在真空中分子与表面发生碰撞后，如果其能量较低，则可以被表面捕获而吸附在表面，如果能量较高，则可能会发生弹性散射或非弹性散射而再次回到真空中。作为低温泵，需要分子在与表面碰撞后就被捕获。粗糙的表面具有两方面的作用，一是在相同结构的条件下具有更大的比表面积，可以吸附更多的分子；二是可以让分子在其表面发生多次碰撞，增加其吸附在表面的几率。以上两种作用可以增加低温泵的抽气容量和抽速。与其他氧化物相比，氧化铝具有更高的导热率，可以具有与基底比较接近的温度。并且其性能稳定。
本发明在不改变障板结构、尺寸的的前提下，增加了比表面积，能有效提高低温泵的抽速。
附图说明
图1为现有技术低温泵结构示意图。
图2为现有技术障板结构示意图。
图3为具体实施例中生长氧化铝薄膜与未生长氧化铝薄膜时低温泵抽速对比图。
具体实施方式
一种增加低温泵抽速的方法，采用热喷涂方法，在低温泵的障板表面生长一层粗糙的氧化铝薄膜。氧化铝薄膜的厚度为100-700μm,氧化铝需要均匀喷涂在障板表面，表面结构为片状或多孔状。
采用热喷涂方法生长氧化铝薄膜的过程如下：表面经过去污等预处理以后，预热进行喷砂处理，喷砂的目的是使表面粗糙化。喷砂以后接着进行热喷涂。热喷涂是利用热源将氧化钛加热至溶化或半溶化状态，温度在10000℃左右，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的铜基体表面形成涂层。此时调整喷嘴与基底之间的角度可以得到不同粗糙度的表面。喷涂完成以后，须熔化进行，然后精加工，至完成。
具体实施例子：
用热喷涂方法在障板表面生长一层粗糙的氧化铝薄膜，氧化铝薄膜厚度为500微米，分别测量低温泵中安装有生长氧化铝薄膜时低温泵抽速、安装有未生长氧化铝薄膜时低温泵抽速，得到如图3所示的对比图，可以看到，安装有生长氧化铝薄膜的障板的低温泵其抽速得到了提高。

Claims (2)

1.一种增加低温泵抽速的方法，其特征在于：采用热喷涂方法，在低温泵的障板表面生长一层粗糙的氧化铝薄膜，氧化铝薄膜的厚度为100-700μm,氧化铝需要均匀喷涂在障板表面，氧化铝薄膜的表面结构为片状或多孔状；
采用热喷涂方法生长氧化铝薄膜的过程如下：表面经过去污预处理以后，预热进行喷砂处理，喷砂的目的是使表面粗糙化；喷砂以后接着进行热喷涂，热喷涂是利用热源将氧化铝加热至溶化或半溶化状态，温度在10000℃左右，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的铜基体表面形成涂层，此时调整喷嘴与基底之间的角度可以得到不同粗糙度的表面；喷涂完成以后，需熔化以进行精加工，至完成。
2.根据权利要求1所述的一种增加低温泵抽速的方法，其特征在于：所述氧化铝薄膜的厚度优选500微米。
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