什么是低温泵？

低温泵的结构

具有清洁真空和高排气速度特点的泵

低温泵是储存式真空泵，泵内设有极低温面，可以通过冷凝和吸附来捕捉气体，以实现超高真空的状态。另外，由于可以获得没有油污染的清洁真空，并且具有比其他真空泵更高的排气速度而备受瞩目。

使用了低温泵的技术！

半导体、液晶、光盘等电子部件、眼镜镜片、超大型腔体的排气等

低温泵的特征

低温泵的结构
通过2段式实现高真空
冷头有2段、１段冷头有较大的冷冻能力，可冷却至80K(卡尔文） 以下。至此，主要是水分的排出，接下来2段冷头进一步冷却，排出N₂，O₂，Ar，H₂等分子，以获得更高的真空。

1.低温泵是

真容器内设有极低温面，通过冷凝和吸附来捕捉容器里的气体并排气的泵。
由于机械运动部件很少且不使用油，因此可以实现清洁的高真空。
为了使低温泵有效的进行排气，冷凝时的蒸气压力，吸附时的吸附平衡压力必须在10^-8Pa以下。
1是各气体的蒸气压力，比氮气的蒸汽压力低的气体，在极低温面(低温面或低温挡板)冷却到20K以下时，其蒸汽压力为10^-8Pa以下。氢气、氦气、氖气等蒸汽压较高的气体在20K时不能通过冷凝排气，所以通过却到20K以下的吸附剂排气。
以这种方式，低温泵可以排出所有气体以获得超高真空。

1.各种气体的蒸气压力

形成冷冻表面的方式，通常使用封闭循环的小型氦冷冻机。低温泵使用小型氦冷冻机，不需要像贮液型低温泵那样定期补给冷冻剂，通过简单的操作即可得到清洁的超高真空，可长时间、稳定的连续运转。

2.低温泵的动作原理和结构

CRYO-U8H为例来说明低温泵的结构。
低温泵的冷冻机为2段式，1段具有较大的制冷能力，可以冷却至80K或更低，2段的制冷能力较小，可以冷却至10至12K。
15K挡板(1)(冷凝板)和15K挡板(2)(吸附板)安装在冷冻机的2段上80K挡板和80K屏蔽桶安装在制冷能力较大的1段上，防止受到室温的热放射(辐射)。另外，为了防止吸附剂表面不被覆盖，吸附剂被安装在浓缩性气体不能进入的挡板的内侧。

根据蒸汽压力表可知，水蒸汽(H₂O)温度在130K以下的话，蒸汽压力就会在10^-8Pa以下,氮气(N₂)、氧气(O₂)、一氧化碳(CO)、氩气(Ar)等气体，由于蒸汽压力高而不能在80K时冷凝，需要通过20K以下挡板(1)的外表面来冷凝和排气。

氦气(He)、氢气(H₂)、氖气(Ne)等更高蒸气压力的气体在10～20K的温度下不会冷凝，因此通过安装在15K挡板(1)（冷凝板）内侧的吸附剂来吸附和排气。吸附剂安装在15K挡板(2)（吸附板）中，为了防止吸附剂表面不被覆盖，吸附剂被安装在浓缩性气体不能进入的挡板的内侧。
80K屏蔽桶、80K挡板、15K挡板 (1) 的外表面为镜面，可以反射室温的辐射热。80K屏蔽桶的内表面进行了黑化处理，是为了防止室温辐射在80K屏蔽的内面反射，射入15K挡板。为使低温泵正常工作，80K屏蔽桶、80K挡板的温度必须在130K以下，15K挡板必须在20K以下。

为了能够确认这些温度，在80K挡板上安装了CA热电偶，在15K挡板上安装了氢气蒸汽压温度计(H₂VP)及MB型低温热电偶温度计。（CA热电偶130K的标准电动势为-5.5mV。）

3.低温泵的再生和安全阀

油扩散泵和涡轮分子泵是将压缩排出的气体释放到泵外，但低温泵是通过冷凝和吸附储存在15K挡板中，因此必须定期释放和再生。
再生是指将低温泵的温度升高到室温并使冷凝或吸附的气体重回到气体状态。储存了大量气体的低温处于密封状态时，低温泵的内部可能在再生期间变成高压气体，因此需要在低温泵上安装安全阀。
安全阀的工作压力设定为20kPa（表压）。
使用安全阀是为了安全起见，因此请勿关闭安全阀或将其用于其他目的。
另外，请勿在再生过程中将其用作气体释放阀。当安全阀工作时，吹扫气体中的灰尘等附着在o-ring表面上，会导致漏。

4.低温泵系统

低温泵系统基本由

《1》低温泵单元(含冷冻机单元)
《2》压缩机单元
《3》软管(2根)

低温泵的性能

低温泵的主要性能有：(1) 冷却降温特性 (2) 排气速度 (3) 排气容量 (4) 最大流量 (5) 交叉压力 (6)极限压力 (7)热负荷能力 等。
这些项目蒋在以下进行说明。

1.冷却降温(cool-down)特性

由于低温泵不能在大气压下启动，因此需要粗抽泵。使用回转泵进行粗抽的情况下，ULVAC Cryo的低温泵40Pa不会引起油蒸汽的回流。残留在泵中的所有气体都被低温泵内的吸附剂吸附。冷却时间受以下因素影响。

1.影响冷却时间的因素

冷却时间受再生方法的影响。 当使用氮气吹扫或加热带使温度升高时，水分会变少变得干燥，真空隔热难以实现，因此冷却时间变长。另外，请注意微小的漏也会导致冷却时间延长或不能冷却(安全阀处导致的漏请特别注意)。此外，60Hz区域的冷却速度比50Hz区域快10-15％。通常，冷却时间定义为15K挡板的温度低于20K所需的时间，如表4-2所示。

2.排气速度特性

2-1.对水的排气性能

如果冷冻面的温度为150K以下，则冷冻面对水的冷凝概率几乎为1。通常，低温泵80K屏蔽桶和80K运作期间的温度为130K以下（通常约为80K），因此低温泵相对于水的排气速度等于80K屏蔽桶口径的理想排气速度。对分子量M气体单位面积的理想排气速度s为s=62.5／M^{1 / 2}(L/s/cm²)(20℃)水的话，M=18的理想排气速度为s=14.7(L/s/cm²)。80K屏蔽桶吸气口面积A(cm²)，低温泵对水的排气速度S为S=s・A(L/s)。

例如、8型的低温泵、80K屏蔽桶吸气口面积约为275cm²，对水的排气速度为4000L/s。对在80K挡板中冷凝和排出的气体（例如，CO₂，NH4）进行相同的计算。CRYO-U8H对CO₂的排气速度计算，对水的排气速度为4000L/s，CO₂的分子量为44，SCO₂=SH₂O X ( 18 / 44 )^1/2=2560 L/s。