[發明專利]一種增加低溫泵抽速的方法

有效

• 申請號: 201310299016.2
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN103397999A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 許令順;武義鋒;徐中堂;仰葉;周家屹;劉得成;南華;李革;陳福泰
• 申請（專利權）人: 安徽萬瑞冷電科技有限公司;北京航天長征飛行器研究所
• 主分類號: F04B37/08
• 分類號: F04B37/08;C23C4/10
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

????本發明涉及低溫泵領域，具體為一種增加低溫泵抽速的方法。

背景技術

低溫泵是通過在低溫的表面冷凝和吸附氣體而進行工作的，表面的低溫是通過制冷機獲得。低溫泵本質上就是一氣體冷凍和存儲的裝置。一旦氣體分子被冷凍在表面，腔體內的壓力將會降低，當表面吸附飽和以后，必須通過再生的方法才能讓低溫泵重新工作。

典型的低溫泵包括兩級，一級的工作溫度在80?K左右，用來冷卻水蒸汽和CO₂，二級的工作溫度在20?K，可以冷凝氧氣，氮氣和氬氣。另外二級表面的活性炭還可以吸附氦氣和氫氣。

氣體分子到達冷凝表被吸附或冷凍的過程非常復雜。氣體分子同泵表面的作用有很多種。首先，氣體分子必須在表面吸附，而吸附只有在分子在到達表面的時候能量損耗的足夠多才行，吸附分子將通過弱作用的范德華力吸附在表面。讓分子損失能量的一種方法是通過與表面的碰撞。分子通過碰撞而將能量傳遞給別的分子的碰撞叫非彈性碰撞。氣體分子進入低溫泵內部后可能與表面進行碰撞然后再彈開，或許要經過許多次碰撞在能量降低至一定程度時才可以在表面吸附。每一次碰撞、彈開的過程都可能會讓氣體分子逃離低溫泵而重新回到真空腔體內。因為低溫泵的冷凝是依靠氣體分子的隨機運動而將氣體分子捕捉，所以將氣體分子控制在低溫泵內將會有效提高低溫泵的抽氣性能。分子與表面接觸后是吸附在表面還是彈開由許多因素控制，包括氣體分子的能量大小、碰撞的角度?、表面的形貌、表面溫度等。

如圖1所示，圖1是一種典型的二級低溫泵結構，包括殼體、障板、輻射屏、吸附陣和膨脹機。

首先，低溫泵的初級結構由輻射屏組成。障板的結構是由相互疊加的圓圈或板式結構組成，用來阻擋泵口外面的光輻射，保護二級吸附陣的低溫。同時它可以吸附一些凝固點較高的分子，如水分子等，并對其他分子進行預冷，降低其能量。

如圖2所示，是目前較常運用的低溫泵的障板的結構。其由不同直徑的圓環條板組成，一方面光不能直射到二級吸附陣，另一方面圓環板之間有一定的距離，可以讓分子透過。在分子通過障板的時候，會預先與障板表面進行碰撞或冷熱交換。

為了增加泵的抽速的容量，一般需要障板冷卻面的面積越大越好。但增加面積的同時卻減少了低溫面之間的距離，進而影響分子進入二級吸附陣的機率。低溫泵的抽速也因此受到影響。以前的發明都是通過增加障板的表面積，或吸附陣的面積。

發明內容

本發明的目的是提供一種增加低溫泵抽速的方法，以實現在不影響分子流導的情況下增加冷凝板的比表面積，進而增加泵的抽速的目的。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種增加低溫泵抽速的方法，其特征在于：采用熱噴涂方法，在低溫泵的障板表面生長一層粗糙的氧化鋁薄膜，氧化鋁薄膜的厚度為100-700?μm,?氧化鋁需要均勻噴涂在障板表面，表面結構為片狀或多孔狀。

所述的一種增加低溫泵抽速的方法，其特征在于：采用熱噴涂方法生長氧化鋁薄膜的過程如下：表面經過去污等預處理以后，預熱進行噴砂處理，噴砂的目的是使表面粗糙化；噴砂以后接著進行熱噴涂，熱噴涂是利用熱源將氧化鈦加熱至溶化或半溶化狀態，溫度在10000℃左右，并以一定的速度噴射沉積到經過預處理的銅基體表面形成涂層，此時調整噴嘴與基底之間的角度可以得到不同粗糙度的表面；噴涂完成以后，須熔化進行，然后精加工，至完成。

所述的一種增加低溫泵抽速的方法，其特征在于：所述氧化鋁薄膜的厚度優選500微米。

本發明使障板表面粗糙化，以增加比表面積，分子可以與障板表面發生更多次的碰撞。分子在表面吸附需要降低其能量。一般情況下，在真空中分子與表面發生碰撞后，如果其能量較低，則可以被表面捕獲而吸附在表面，如果能量較高，則可能會發生彈性散射或非彈性散射而再次回到真空中。作為低溫泵，需要分子在與表面碰撞后就被捕獲。粗糙的表面具有兩方面的作用，一是在相同結構的條件下具有更大的比表面積，可以吸附更多的分子；二是可以讓分子在其表面發生多次碰撞，增加其吸附在表面的幾率。以上兩種作用可以增加低溫泵的抽氣容量和抽速。與其他氧化物相比，氧化鋁具有更高的導熱率，可以具有與基底比較接近的溫度。并且其性能穩定。

本發明在不改變障板結構、尺寸的的前提下，增加了比表面積，能有效提高低溫泵的抽速。

附圖說明

圖1為現有技術低溫泵結構示意圖。

圖2為現有技術障板結構示意圖。