扩散泵是一种静态装置，广泛用于需要1e-4到1e-9 mbar真空度的系统。它们是第一种能够在分子真空状态下产生泵送作用的设备。
工作原理
扩散泵的工作依赖于适当定向的蒸汽射流与气体分子之间的动量传递。这种泵也被称为“气体喷射泵”，因为气体无法在蒸汽流动方向上扩散。泵中的蒸汽来自高分子量物质的加热和煮沸，如碳氢化合物、硅油和聚苯醚等。
优点
高抽气速度：能在极低的压力下快速排出气体。
无移动部件：减少了机械故障的可能性。
适应性强：可以与其他类型的泵联用，提高系统效率。
缺点
温度限制：需要较高的操作温度。
冷凝问题：需要选择蒸汽压低的物质，以免影响总压力。
环境影响：操作中可能需要注意的健康和安全问题。
结论
扩散泵在超高真空应用中扮演着重要角色，其独特的工作原理和高效性使其成为许多工业和科研领域的首选设备。
扩散泵
在其基本配置（图 1）中，扩散泵的结构与工作原理
结构组成
扩散泵由以下主要部分组成：
锅炉：通常由电阻加热，用于加热工作流体至沸腾温度。
中央蒸汽管道：负责输送产生的蒸汽。
喷嘴：将蒸汽高速释放，朝向泵的高压部分。
挡板：冷却装置，防止蒸汽扩散到工作腔。
工作原理
在操作条件下，锅炉中的工作流体沸腾，产生的蒸汽通过中央管道流动，并从喷嘴高速喷出。蒸汽的动量通过与气体分子的碰撞，将它们“拖”向排气管道，形成泵送作用。此时，辅助泵（如油浴旋转泵）连接到排气管道，维持出口压力在1e-1到1e-2 mbar范围内。
蒸汽冷凝
泵的外壁通过水或空气冷却系统保持接近环境温度，使蒸汽在接触冷壁时冷凝，随后在重力作用下返回锅炉。这种设计确保蒸汽不会对工作腔产生不利影响。
多级设计
现代扩散泵通常是多级装置，配备3到4个喷嘴，布置在不同高度，以确保足够的压力跳跃以达到所需真空度。
挡板的作用
挡板用于防止一小部分蒸汽扩散到工作腔。它在泵的轴向上是光学不透明的，能让气体分子通过，但会捕获指向泵口的蒸汽分子，使其在寒冷的表面上凝结。虽然使用挡板会降低抽速，但它有效地防止了蒸汽的回流。扩散泵
扩散泵的优缺点与应用
蒸汽回流与污染风险
尽管扩散泵在许多应用中表现出色，但在某些情况下，蒸汽可能回流到工作腔室中，导致污染。这使得扩散泵在一些人眼中被认为是“脏”设备。然而，若使用得当，其蒸汽回流水平极低，许多情况下是可以接受的。
扩散泵的优点
无活动部件：扩散泵设计坚固可靠，适合恶劣环境（如腐蚀性污染物）。
处理大流量：能轻松处理非常大的气体流量。
低购买成本：在相同流量下，通常比其他泵送系统成本更低，整体拥有成本（TCO）也较低。
扩散泵的缺点
需要辅助泵：必须配备前级泵，这是许多技术的共性。
需隔离阀：为避免在每次打开真空室时进行冷却/加热循环，需设置隔离阀。
火灾或爆炸风险：暴露于高浓度氧化剂时（如空气）可能引起火灾或爆炸，因某些工作流体是可燃的。
污染问题：工作流体可能污染真空室及其设备。
限制位置：只能在垂直位置运行。
定期更换油：需定期更换油并处理用过的油。
结论
扩散泵在某些类型的高真空加工中是优秀的选择，尤其是在需要高流速和重工作周期的工业应用中。其主要优点在于简单和坚固，典型应用包括：
真空钎焊
电子束焊接
大型涂布机，特别适用于卷对卷加工
大空间模拟器
客服1