液氦冷凝泵的結(jié)構(gòu)特征
圖16-26為貯槽式液氦冷凝泵的結(jié)構(gòu)示意圖。該泵主體由鍍銀的不銹鋼液氦冷凝器（其底面為低溫抽氣表面）及帶有液氮冷障板的液氮容器構(gòu)成。表16-11列出了該泵的主要特征尺寸。
(1)液氦冷凝器
液氦冷凝器由底（抽氣面）和內(nèi)外圓筒構(gòu)成，材料為不銹鋼。底表面是鍍銀的，因為銀是迄今所使用的材料中能產(chǎn)生z*低氫氣飽和蒸氣壓的材料，又因為銀又是z*好的紅外反射材料，為了進一步減小輻射熱負荷，所以液氦冷凝器的外壁也是鍍銀的。
在液氦冷凝器內(nèi)外筒之閭的空間里充人大約50540Pa的氖氣，可起到一種“熱開關(guān)”的作用。如前所述，隨著溫變過程的進行，既能使冷凝器外壁很快冷卻下來，又能提供z*終所希望的真空絕熱。
(2)冷障板
采用液氮溫度下的人字形障板。因為這種障板的分子和熱輻射傳輸?shù)木C合性能非常適合于液氦冷凝泵的特點。其主要作用是能大大減小到達冷凝抽氣面的室溫輻射量。這不但有助于克服冷凝氫氣的反常行為，亦能大大降低液氦的損耗。另一方面，增加障板必然降低泵的抽速。因此，二者必須適當兼顧。為使前者效果明顯，后者影響較小，整個障板表面作了陽極化發(fā)黑處理（經(jīng)測其發(fā)射率≥0.9），而障板角度選為120°和90°兩種形式。當采用900人字形障板時，測得抽氣表面對氫氣的比抽速為
。
(3)中間屏
根據(jù)液氦冷凝泵的熱負荷計算，如果頸管設(shè)計合理（壁薄而管長），則由此引起的傳導熱只占總熱負荷的較小部分，而絕大部分熱負荷是由液氮壁面的熱輻射引起的。另一方面，在正常消耗過程中不斷蒸發(fā)而成的離散氦氣的冷量，絕大部分不能被充分有效地利用而白白流失掉。
為此，在液氦冷凝器與液氮容器之間增設(shè)一中間防輻射屏，由離散的冷氦氣予以冷卻，其平衡溫度可達30K，遠詆于液氮溫度。這樣既能充分利用氦氣的冷量，又能大大減小輻射引起的液氦損壞
該屏組件由不銹鋼制成，屏筒壁厚為0.8mm。屏的外表面是鍍銀的，以使整個屏筒具有良好的熱傳導性；同時，能減小所吸收的輻射熱負荷。屏的內(nèi)表面作了發(fā)黑處理，以保證由冷障板發(fā)出而進入冷凝器和中間屏之間環(huán)形間隙的輻射熱僅有一小部分被吸收在氦冷凝器壁上。無疑，在這種情況下，可大大減小冷凝的液氦損耗，因而能提高泵的使用壽命。然而，卻增加了泵的制作難度。
(4)液氮容器
液氮容器由雙層不銹鋼筒制成，夾層內(nèi)充入液氮以使其冷卻到大約77K。該夾層液氮貯量為17L。該容器內(nèi)外壁經(jīng)鍍銀處理，以減小表面的發(fā)射率。在結(jié)構(gòu)上，冷障板通過螺釘聯(lián)接同該容器底部固定在一起，并且通過熱傳導使之冷卻到所要求的溫度。為了進一步減小液氦損耗及抑制氫氣的解吸效應，可通過液氮減壓，以降低壁表面和障板溫度的方法來實現(xiàn)。
(5)外容器
外容器亦即泵的z*外層筒（由不銹鋼制成）。由于其內(nèi)壁（處于室溫狀態(tài)）是該泵的主要放氣源，因此，在很大程度上決定著泵所能達到的z*好真空度。
為了盡可能減小壁表面的放氣速率，采取高真空爐退火去氣的處理工藝。去氣規(guī)范是溫度為1000℃，工作壓力范圍為10^3Pa—10^4Pa，保溫時間約8h。泵整體組裝后，還要在300℃～350℃和10^4Pa下原位烘烤數(shù)十小時，再冷卻到室溫，此時泵壁面的放氣速率可大大減小，因此能獲得極好的真空度。
(1)液氦冷凝器
液氦冷凝器由底（抽氣面）和內(nèi)外圓筒構(gòu)成，材料為不銹鋼。底表面是鍍銀的，因為銀是迄今所使用的材料中能產(chǎn)生z*低氫氣飽和蒸氣壓的材料，又因為銀又是z*好的紅外反射材料，為了進一步減小輻射熱負荷，所以液氦冷凝器的外壁也是鍍銀的。
在液氦冷凝器內(nèi)外筒之閭的空間里充人大約50540Pa的氖氣，可起到一種“熱開關(guān)”的作用。如前所述，隨著溫變過程的進行，既能使冷凝器外壁很快冷卻下來，又能提供z*終所希望的真空絕熱。
(2)冷障板
采用液氮溫度下的人字形障板。因為這種障板的分子和熱輻射傳輸?shù)木C合性能非常適合于液氦冷凝泵的特點。其主要作用是能大大減小到達冷凝抽氣面的室溫輻射量。這不但有助于克服冷凝氫氣的反常行為，亦能大大降低液氦的損耗。另一方面，增加障板必然降低泵的抽速。因此，二者必須適當兼顧。為使前者效果明顯，后者影響較小，整個障板表面作了陽極化發(fā)黑處理（經(jīng)測其發(fā)射率≥0.9），而障板角度選為120°和90°兩種形式。當采用900人字形障板時，測得抽氣表面對氫氣的比抽速為
。(3)中間屏
根據(jù)液氦冷凝泵的熱負荷計算，如果頸管設(shè)計合理（壁薄而管長），則由此引起的傳導熱只占總熱負荷的較小部分，而絕大部分熱負荷是由液氮壁面的熱輻射引起的。另一方面，在正常消耗過程中不斷蒸發(fā)而成的離散氦氣的冷量，絕大部分不能被充分有效地利用而白白流失掉。
為此，在液氦冷凝器與液氮容器之間增設(shè)一中間防輻射屏，由離散的冷氦氣予以冷卻，其平衡溫度可達30K，遠詆于液氮溫度。這樣既能充分利用氦氣的冷量，又能大大減小輻射引起的液氦損壞
該屏組件由不銹鋼制成，屏筒壁厚為0.8mm。屏的外表面是鍍銀的，以使整個屏筒具有良好的熱傳導性；同時，能減小所吸收的輻射熱負荷。屏的內(nèi)表面作了發(fā)黑處理，以保證由冷障板發(fā)出而進入冷凝器和中間屏之間環(huán)形間隙的輻射熱僅有一小部分被吸收在氦冷凝器壁上。無疑，在這種情況下，可大大減小冷凝的液氦損耗，因而能提高泵的使用壽命。然而，卻增加了泵的制作難度。
(4)液氮容器
液氮容器由雙層不銹鋼筒制成，夾層內(nèi)充入液氮以使其冷卻到大約77K。該夾層液氮貯量為17L。該容器內(nèi)外壁經(jīng)鍍銀處理，以減小表面的發(fā)射率。在結(jié)構(gòu)上，冷障板通過螺釘聯(lián)接同該容器底部固定在一起，并且通過熱傳導使之冷卻到所要求的溫度。為了進一步減小液氦損耗及抑制氫氣的解吸效應，可通過液氮減壓，以降低壁表面和障板溫度的方法來實現(xiàn)。
(5)外容器
外容器亦即泵的z*外層筒（由不銹鋼制成）。由于其內(nèi)壁（處于室溫狀態(tài)）是該泵的主要放氣源，因此，在很大程度上決定著泵所能達到的z*好真空度。
為了盡可能減小壁表面的放氣速率，采取高真空爐退火去氣的處理工藝。去氣規(guī)范是溫度為1000℃，工作壓力范圍為10^3Pa—10^4Pa，保溫時間約8h。泵整體組裝后，還要在300℃～350℃和10^4Pa下原位烘烤數(shù)十小時，再冷卻到室溫，此時泵壁面的放氣速率可大大減小，因此能獲得極好的真空度。
