水银蒸汽扩散泵与油蒸汽扩散泵

在机械泵内抽气过程是靠泵工作室容积周期地增大和缩小实现的，相反，在高真空蒸气扩散泵内，则是应用工作液连续蒸汽流的抽气作用。气体由真空系统进入泵内后，扩散到蒸汽流中，并被此蒸汽流捕集带到泵的冷凝壁上，于是排入排气管。

被抽气体转移后，蒸汽在冷凝壁上凝结成液体流入蒸发器内。

高真空泵与旋转式油泵的区别在于:旋转式油泵的作用范围直接自一个大气压开始，而高真空泵为了正常工作需要预真空度。

大多数高真空泵的特点是压强低于10毫米水银柱，被抽容器内的气体量比容器壁和器件零件所吸附的气体量要小。因此，高真空泵主要是用于:使容器壁及器件的放气和经缝隙的泄气达到平衡，或是驱逐在被容器内零件加热过程放出的气体。

最初蒸汽扩散泵是用玻璃制造的，因此，这种泵工作不可靠，时常出事故，安装和修理工作也复杂，更主要的是由于这种泵外形尺寸小，故不能达到高的作用速率。

现在研制出一种金属蒸汽扩散泵，它可以消除玻璃制件所具有的许多缺陷;首先消除了生产条件中所不允许之强度小的缺陷。金属泵可以制造成任意大小，实际上不受参数上限--泵的作用速率限制。此外，金属泵可使电热器功率大大增加，因而当工作液蒸汽自喷嘴喷出时，可达到较高的动压强。这样，除了根据被抽气体的扩散原理工作之喷嘴外，还可应用一种借工作液蒸汽流散作用的喷嘴。使用散射喷嘴可使排气口压强大大增加，并能保证高真空泵在相对极低的预真空条件下可靠的工作。

高真空泵的极限真空、作用速率及其他参数取决于泵的结构及其工作液的性质。最初是用水银作为工作液。

水银作为工作液的优点是，在过热和短时间成热状态与大气接触时，水银不会变质，并且在泵内长时期工作也不会分解。由于水银是一种化学元素，所以饱和蒸汽压强值不变。恒沸点也是水银作为工作液的优点。然而水银也有许多重要缺点。

应用金属水银的真空泵是驱逐被抽容器内气体的良好工具，同时泵本身又是布满整个被抽容器的水银蒸汽源。

由于水银包和蒸汽压强相当的高(室温下数量级为10毫米水银柱)，故必须采用特殊的冷凝捕集器，其功用是有效的凝结(冷凝)，由真空泵渗透到被抽容器内的蒸汽。

冷凝捕集器工作时要求特殊的冷凝剂(最常用的有液态氮，液态空气和固体二氧化碳)，连续添加冷凝剂会造成使用真空装置时的额外不放便。

即使有少理的水银蒸汽，经预真空泵跑到生产房间内，对人体健康也是十分有害的。此外，由于水银蒸汽与有色金属接触会产生汞齐，因此，当制造水银蒸汽泵时不允许应用有色金属。

虽然水银水蒸汽有上述重大缺点，但到目前为止它仍被应用在许多真空装置中，首先用于水银整流管抽气。金属壳水银蒸汽泵有各种各样的结构，其主要差别是:外形尺寸、灌注水银量、扩散喷嘴的形状和有无散射喷嘴。因此，各种金属壳真空泵的作用速率和排气口压力彼此都不一样;至于极限压强，实际上它并不取决于泵的结构。

通常扩散泵的性能是以极限真空、最大反压强、抽气速率以及设置冷阱或低温挡板而定。

1.极限真空

如果对一般油扩散泵的结构进行改进，如减少油蒸气的返流，加分镏装置，合理分配加热功率，改进喷嘴角度设计，加以挡油帽、障板或冷阱、吸附阱等，就能使扩散泵性能大大改善，极限真空可达到更低的压强。油扩散泵工作压力范围是10^-1~10^-6Pa，起始压力正好是机械泵的极限压力，因此，油扩散泵通常要利用机械泵作为前级泵，将真空度抽到10^-1Pa后才能开始工作。

2.最大反压强

最大反压强是指扩散泵所允许的前置压强最大值。如果前级泵所产生的压强高于最大反压强，则扩散泵就不能正常工作。

3.抽气速率

扩散泵的抽速可根据气体分子运动理论来推算出来。

4.设置冷阱及低温挡板的原因

由于扩散泵喷嘴喷出来的油蒸气分子，大部分由泵壁冷凝，这是因为泵壁外设置冷却水套或冷却管道的缘故。但是有少部分蒸气分子被泵壁反射，散射会返回被抽空间，这种现象在低温实验室中要特别注意。如在扩散泵和被抽容器之前加上冷阱或低温挡板，这样就能使返加的蒸气被冷凝下来，截止了油蒸气的返流。

影响油扩散泵性能的因素如下。

1、油扩散泵的返流。

2、气体分子的反扩散。

3、扩散泵油的裂化分解，一般扩散泵对其工作油的要求是饱和蒸气压以内(室温下0.00000001Pa左右)，受热稳定性好，不易被氧化，分子量大的高沸点的液体，如硅油是扩散泵中比较理想的工作油。

4、泵清洗不干净，污染物质留在泵内并重复循环，影响其真空度。