分子泵对Xe气抽速的测试
郭宁，邱家稳，江豪成(兰州物理研究所，)
摘 要：在不同Xe气流量下测量了F-400／3500和F-250／1500分子泵对Xe气的抽速，指出分子泵对Xe气的抽速是其对N2抽速的0．6～0．8倍。这一折算系数和泵的型号有关，和泵口真空也相关。 关键词：分子泵；抽速；Xe 中图分类号： ：
Xe pumping speed testing for molecular pump
GUO Ning，QIU Jia wen，Jiang Hao—cheng
(Lanzhou Insititute of Physics，Lanzhou 730000，China)
The Xe Pumping speed of F-250／1500／F-400／3500 molecular pump has been tested at different Xeflowrates．The result indicated that the Xe pumping speed of molecular
pump is about 60％—80％of N2 pumping speed. Such a conversion rate bears relations to the model／type of pump and vacuum pressure at pump intake.
Key
words：molecular pump；pumping speed 在设计Xe气氛真空系统时，需要根据各种真空泵对Xe的抽速，选择经济实用的配泵方案。一些文献资料指出低温泵和扩散泵对Xe的抽速是其对空气抽速的0.46倍[1.2]，但关于分子泵对
Xe气的抽速，则鲜见报道。本文报道了F-400／3500分子泵、F-250／1500分子泵对Xe抽速的测试结果，以供同行在设计Xe气氛真空系统时参考。 1实验设备和测试方法 1．1实验设备
F-400／3500分子泵对Xe抽速测试在兰州物理所Ts-1000真空系统上进行，F-250／1500分子泵对Xe抽速测试在兰州物理所TS-5真空系统上进行。真空系统如图1，图2所示。
1．2XZ一15机械泵 2．分子泵F100／150 3．F-400／3500分子泵
4．GDQ—J400挡板阀 5．真空室 6．ZJ27热阴极电离规
7．质量流量计
图1 TS一1000真空系统配置示意图
Fig．1 Schematic of TS一1 000 vacuum system
1．F一250／1500分子泵 2．2X-15机械泵 3．真空室 4．ZJ27热
阴极电离规 5．质量流量计
图2 TS-5真空系统配置示意图
Fig.2 Schematic of TS一5 vacuum system
TS-1000真空室长度1000 mm，直径1000 mm，配置两台F-400／3500分子泵机组；F-400／3500分子泵机组通过GDQ—J400挡板阀和真空室连接；挡板阀对N2标称流导6400L／s。TS-5直径800 mm
，高800mm，配置两台F-250／1500分子泵机组；F-250／1500真空机组通过直角弯管和真空室连接；直角弯管轴线长度750mm，管径350 mm。
1．2测试方法<考虑到系统有效抽速不仅和泵组抽速相关，而且和抽气管道流导相关，而抽气管道的流导则因系统而定。因此，本文中，在实验测试的基础上，将有效抽速换算成泵口抽速进行研究。这样便
于同行在设计Xe气氛真空系统时，直接根据泵口Xe抽速确定设计方案。
通过质量流量计向真空室注入Xe气；在不同Xe气流量下测量真空室真空度；根据流量Q和真空度P，利用式(1)计算系统有效抽速S；
计算单台分子泵机组的有效抽速So；根据真空室的真空度P、抽气管道对xe的流导Xe、流量Q，利用式(2)计算泵口真空度Pp；根据单台分子泵机组有效抽速So、抽气管道对Xe的流导CXe，利用
式(3)计算泵口的抽速Sp。
Cxe——抽气管道对Xe流导，L／ P——真空室真空度，Pa Pp——泵口真空度，Pa Q——气体流量，Pa
S——系统有效抽速，L／s
So——单台分子泵机组有效抽速，L／s
Sp——单台分子泵机组有效抽速，L／s
测试中，两台设备都是两台分子泵机组同时工作。在数据处理时认为系统有效抽速S的1／2就是单台分子泵机组的有效抽速So，即So=(1／2)×S。
Xe气流量用七星华创质量流量控制器控制。考虑到该控制器出厂时由N2标定，在控制Xe气时，需要对表头读数进行修正，本试验中，根据产品说明书提供的数据，修正系数取1．4(实际流量=
表头显示值×修正系数)。
真空度测量采用国光牌ZJ27热阴极电离规。考虑到该真空规对气体有选择性，而真空计出厂以N2标定。在测量Xe气氛真空度时，需要对表头读数进行修正，本试验中，根据文献报道的数据，
修正系数取2．87[2](实际真空度=表头显示值×修正系数)。
2 测试结果及分析2.1 F一400／3500分子泵对Xe气的抽速
表1给出TS-1000系统在不同Xe流量下真空室真空度的测试结果，以及根据测试结果计算得到的各项数据。其中抽气管道对Xe的流导根据公式(4)计算。
式中; CN2——抽气管道对N2流导，L／s MXe——Xe分子量，131
MN2——N2分子量，28
在计算中取高阀的标称流导6400 L／s为管道对N2的流导CN2。则管道对Xe的流导CXe为2944 L／s。
表1 TS1000系统的测试和计算结果
图3给出F-400／3500分子泵的抽速曲线，图中，同时给出F-400／3500分子泵对N2的标称抽速。 由图3可见，F-400／3500分子泵对Xe气抽速是其对N2抽速的0．64～0．83倍。随泵口真空度的变化，分子泵对Xe的抽速有明显变化。在泵口真空度为2．9×10-3Pa时，对Xe气抽速有最大值 2893L／s。 ;泵口真空度／(×10-3Pa)
图3 F-400／3500分子泵抽速曲线 Fig．3 Pumping speed curve of F-400／3500 molecular pump
表2给出TS-5系统在不同Xe流量下真空室真空度的测试结果，以及根据测试结果计算得到的各项数据。其中抽气管道对Xe的流导Cxe根据式
(5)计算。
表2 TS一5系统的测试和计算结果
Table 2 Calculated and tested results of TS-5 system
图4给出F-250／1500分子泵的抽速曲线，图中，同时给出F-250／1500分子泵对N2的标称抽速。
由图4可见，F-250／1500分子泵对Xe气抽速是其对N2抽速的0．71～0．78倍。泵口真空度对泵的Xe气抽速有明显影响。在泵口真空度为4.5×10-3Pa条件下，Xe抽速得最大值1176 L／s。
泵口真空度／(×10-3Pa)
图4 F-250／1 500分子泵抽速曲线
Fig.4 Pumping speed curve of F-250／l 500 moleculear pump
2.3 F-400／3500和F-250／1500分子泵对xe抽速折算系比较
考虑到F-400／3500和F-250／1500这两种型号分子泵的泵口直径、转速差异较大，不能对它们的抽速进行直接比较。这里主要
比较它们对Xe抽速的折算系数，即对Xe抽速与对N2抽速的比值。图5 给出这两种型号分子泵在不同泵口真空度条件下， 对Xe抽速的折算系数。
从图5可见，随泵口真空度的变化F-250／1500 与F-400／3500两型分子泵对Xe抽速折算系数的曲线特征有明显差异。不仅在同
一泵口真空度条件下折算系数的值明显不同，而且，折算系数取最大值的位置也不同。这说明分子泵的型号也是影响分子泵Xe抽速折算系数的因素之一。
泵口真空度／(×10-3Pa)
图5 F 250／1 500和F 400／3500分子泵对Xe抽速折算系数曲线 Fig．5 Conversion rate for Xe pumping speed between F-250／l 500 and F-400／3500 moleculear pumps 结论
align=center> src=\ ①当泵口真空度处于1×10 -3～1×10-2Pa范围内，F-250／1500与F-400／3500分子泵对Xe抽速相当于其对N2抽速的0．6～0．8倍。
②当泵口真空度处于1×10-3～1×10-2Pa范围内，F 250／1500与F一400／3500分子泵对Xe的抽速随泵口真空度变化而变化。
③分子泵型号是影响分子泵Xe抽速折算系数的因素之一。在泵口真空度相同的情况下，不同型号的分子泵，其Xe抽速折算系数有所不同。不同型号分子泵的Xe抽速折算系数最大值不同，取得
最大值的泵口真空度条件也不同。 参考文献：
[1]达道安．真空没计手册[M]．北京．国防工业出版社，2004．
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