扩散油的缺点(金属化（十二）)

低温泵

即使采用冷收集器技术，某些工艺仍不能防止碳氢油的污染，正如油扩散真空泵所用的油。在这种形式下低温(cryo)泵开始使用。低温泵（参见下图）是利用气体分子在低温表面上凝结的原理。上一部分描述的冷收集器和冰箱内部凝结成霜都是低温泵工作过程的实例。

低温泵设计有一排中央鰭状叠片。在低温条件下，从反应室出来的气体聚集在低温叠片上，而且带走了系统中的物质，因此降低压力。中央叠片又称膨胀器（exp皿r），是通过压缩机将液氦或液氮从底部释放到膨胀器来制冷。这种制冷现象被称为绝热膨胀。这与汽水瓶制冷现象一样=当瓶口开着时，气体很快膨胀，成为低气压。膨胀器的顶端比底部温度高，这导致不同的气体分子凝结在不同层次的叠片上。低温泵可以有效地抽走水蒸气，而涡轮泵则不能。

低温泵不需要冷收集器或机械粗抽泵。由于低温泵用疊片捕获气体分子，我们把这种泵称为捕获型泵，而不是将反应室物质排到大气中的转移型泵。低温泵的捕获特性和无油工作彻底地减少了污染的可能性。然而，如果操作失误或为了做维护，将泵升到室温，冷凝的气体就会出来，我们必须小心地排出冷凝在叠片上的有毒气体或易燃气体。另一方面，气体的积累也会影响抽气速率。因此要监测抽气速率。当速率低时，系统需要清洁。不过低温泵没有冷凝液或污油，所以非常易于操作和维护。另外，它可以应付来自反应室的外溢气体的突发冲击，并呈现很快的抽气速率。

离子泵

离子泵是另一种捕获型泵，又称溅射离子泵（sputter ion pump）或收集泵(getter pump）（参见下图）。离子泵工作方式与离子注人或溅射设备的电离区域相似；只有在这种应用中，才有来自反应室的分子和原子。漂移到电离反应室的一部分分子和原子被电子轰击，电离成正电荷，因而被吸引到阴极的钛上（负电荷)。由于与钛碰撞，其中一些钛飞溅出来，进人泵。钛原子化学性质十分活泼，与泵中的气体结合，积累在泵壁上。此外反应室内的物质被移出，降低了系统压力离子泵可将压力降至10的负十一次托，这是超高真空的范围。

涡轮分子泵

涡轮分子泵在设计上与喷气式飞机涡轮引擎相似。带有开口的一系列叶片（参见下图）在中心轴上高速旋转（24000～36000rpm).来自反应室的气体遇到第一个叶片，然后与旋转中的叶片碰撞获得动量。动量的方向是向下指向下一个叶片，相同的情况重复发生。这个循环的结果使气体从反应室排出。这个动量转移的作用与油扩散泵抽气原理一样。涡轮分子泵的主要优点是没有油的回流，无须再填充油，还有高可靠性和可使压力降至高真空范围。它的缺点是相比油扩散泵和低温泵抽气速率较低；而且由于高速旋转，它容易产生振动和磨损。

涡轮泵的附带泵是拖曳式(drag type)泵。气体分子被转筒或转盘弹出，而不是动叶片或静叶片”的作用结果。这些组合泵可以在高气压下排气。用于腐蚀性气体工艺的涡轮泵要求在转子和定子有涂层和/或给泵加热，阻止气体形成能够淀积在泵部件的固态颗粒。

小结

下图是主要应用的金属，及其用途和淀积方法的概况。