产品贴士-真空曲线以及您从中可以学到什么，Part 2

提问：
在上一个小贴士中，您介绍了带旋片泵的抽空曲线。当我在高真空下低压范围内运行我的系统时，所介绍的全部内容是否也适用于高真空的涡轮分子泵呢？

回答：
即使真空被定义为真空区，这并不意味着高真空系统中不存在任何气体。系统的底压由所使用的高真空泵的泵速以及从真空室流出的气体负荷决定。这一气流往往由不同的成分组成，这些成分决定了抽空曲线的形状。

背景：
在上一个小贴士中，我们解释了水分对抽空过程的影响。即便是在低压下，水蒸气仍能在很大程度上影响系统可实现的底压。水分可从真空室表面释气。释气率在很大程度上取决于表面材质，如金属、玻璃或塑料。除了材质，表面质量也可对释气率产生重大影响。

以我们产品系列中标准的 KBH 型立体真空泵腔体为例。

中等体积的真空腔体边长为 500 mm，这在立体几何中相当于表面为 15,000 cm2。在这一表面上，被吸收的气体从这一表面上缓慢地被释放出来。这一释气速度远远低于腔室内自由气体的速度。在真空读本所附表格中可以找到表面释气率相关的数据。对于真空室材料（不锈钢1.4301 或 SS 304），规定了每单位面积的释气率大概为1.3 ·10-9 mbar · l · s-1 · cm-2。相对于表面积以 cm-2 计算，这相当繁琐的单位以 mbar · l · s-1 计量气体流量。

如果用单位面积的释气率值乘以我们真空室的表面积，则结果就是释气率为 1.95 · 10-5 mbar · l · s-1。如果我们使用型号为 HiPace 300 的涡轮分子泵以 300 l/s的泵速对真空室进行抽气，我们理论上获得的底压为 6.5 ·10-8 mbar。表格中给出的数值通常是经过 1 小时抽空后测量的结果。因此，我们需要一小时来达到该规定的压力。通过长时间的抽吸或烘烤容器，可降低释气率。

如果我们选择不锈钢门，那么我们就无法观察真空室中的过程。然而，用亚克力玻璃门代替不锈钢门改变了门的材料和表面，而且还会影响解吸气流。在表格中，给出的每单位面积亚克力玻璃的解吸率大约为 300 · 10-9mbar · l · s-1 · cm-2。

这就意味着，如果我们使用亚克力门来替代 1/6 的不锈钢表面，我们会得到总计为 7.66 · 10-4 mbar · l · s-1 的解吸气体流量以及 2.55 · 10-6 mbar 的底压。实质上，通过透明门对实现的观察设施是以底压升高、材料热稳定性降低及
烘烤性下降为代价。

图 1 显示了分别使用不锈钢门和亚克力玻璃门的同一真空室抽空曲线的对比情况。除了每个用户都可以在一小时后通过公开可用表格手动计算的数据点外，还显示了带市售模拟程序的完整抽空曲线。根据表格中的数据来源，有时可以达到良好的相关性，从我们的型号中就可以看出这一点。然而，在文献中，使用不锈钢的历史已达 30 多年。较大的变化是由于不同的合金、预处理、表面精加工及烘烤。从我们带有亚克力玻璃门的型号中，我们马上就可以看到与文献中所给数据的显著偏差。因此，我们建议在测量数据的基础上进行定标，甚至是选择新泵。这意味着，我们建议分别绘制低真空和高真空范围的参考曲线。

作为经验法则，可以说金属的释气率相对较低，而塑料材质的释气率则相对高很多。当然这一法则也有例外情况，如锌和黄铜合金，它们也表现出非常高的释气率。弹性体的释气率会受到化学成分和添加剂的影响。机械预处理或热预处理可极大地降低释气率。因此，在真空兼容的材料方面进行投资一定会大有裨益。

在图 1 中，我们假定泵与真空室直接相连。在图 2 中，我们看到使真空室法兰与涡轮分子泵连接法兰隔离的弹性体密封件所产生的影响。除了从密封件表面解吸，我们还假定通过弹性体材料的渗透性。很显然，与亚克力玻璃门相比，涡轮分子泵密封件只具有很小的影响。

如果我们为真空室配备额外的法兰和相应的密封件，表面解吸和弹性体渗透性的影响将会更大，且可实现的底压将会继续上升。

以上段落只描述了因设计原因在系统中形成的气流。如果系统需要通风，那么使用空气通风过程中，表面又将会被空气中的水蒸气覆盖。如果系统使用干燥的空气进行通风，或使用干燥的氮气或氩气更好，则可显著降低表面涂层。与使用环境空气相比，在使用干燥的惰性气体进行通风之后进行抽空，可更快地实现低压。因此真空室应该只在进行任何必需的工作时才打开。

另外，还会出现操作气流。如果真空系统在底压下长时间运行，工作介质中的油液则会从油润滑的前级泵扩散到前级真空管道中。在上一个小贴士中，我们曾提到镀膜系统中表面的扩大以及数量较高的相关被吸附物。最后，泄漏气流同样会致使真空系统的底压升高。

在高真空环境下同样如此，我们应当谨记：参考抽空曲线和测量的抽空曲线之间的偏差往往使问题一眼就可被看出。对抽空曲线的详细分析可以更好地理解所涉及的过程，并提供解决问题的方法。

您是否有问题需要我们针对月度小贴士再作解答呢？如果是这样，您告知我们。(info@pfeiffer-vacuum.cn)

我们非常乐于帮助您针对某些特定的应用来优化您的真空解决方案—请随时向我们提问：http://www.pfeiffer-vacuum.com/contact