除汽式真空系统

许多前瞻性科技技术，例如粒子加速器、核聚变反应堆或 EUV 光刻技术都必须依赖高真空或超高真空。为了制造出这种持续的真空环境，并且维持在一定的真空度下，我们需要的不仅仅是能满足应用和技术规格的泵。同样重要的是需要在真空环境下对表面释放出的残余杂质进行精确的气体分析的仪器。然而，无论是设备的运营方，还是真空设备的制造商都需要仔细研究产品的特性、材料、及在真空环境中的表面处理和清洁方法。Pfeiffer Vacuum 丰富多样的产品组合为此类系统提供所有必要组件。Pfeiffer Vacuum 作为完整解决方案供应商为客户定制完美的残余气体分析设备。在残余气体分析中真空系统用于：■ 为高真空或超高真空选择合适的材料■ 检查电子构件、开关组和电缆在真空中的表现■ 评选适合的表面处理、镀膜合金材料■ 评估部件的清洗程序■ 检查真空烘烤程序■ 工艺控制Pfeiffer Vacuum 系统不仅为高真空和超高真空设备的运行方，还为真空部件的制造商提供优秀的残余气体分析解决方案。Pfeiffer Vacuum 也在本部使用残余气体分析，以便在开发和生产中测试其产品、表面处理和清洗程序的出气情况。以此确保 Pfeiffer Vacuum 产品适用于高真空和超高真空环境。此外，还可以检查涡轮分子泵的电机和前级真空部件的脱气状况。

随着科学技术突飞猛进，在很多应用领域，油封真空泵已经不能胜任，被各种新式真空泵所替代。但在普通的工业领域，如食品加工、电器制造、化工医药等行业，由于油封真空泵成本低、使用方便、维护费用低，仍是最合适的产品。然而当油封真空泵抽除水蒸汽时，往往会产生一些问题。如真空泵润滑油发生乳化、变质，达不到所需的真空度。甚至发生真空泵泵体、转子严重锈蚀，整机报废现象。之所以造成这种情况，主要在于对油封真空泵抽除（水）蒸汽的原理不甚了解，疏于真空泵的维护保养。为此笔者在本文中论述了油封真空泵抽除水蒸汽的原理方法。并根据实际使用经验，提出了真空泵在使用维护上的一些正确做法。

摘要：针对用户提出的高温石英管加热炉真空度控制系统的升级改造，以及10~100Torr的真空度控制范围，本文在分析现有真空控制系统造成无法准确控制所存在问题的前提下，提出了切实可行的解决方案。解决方案对原有的无PID控制功能的压强自动控制仪和慢速大口径电动蝶阀进行了更换，采用了高精度可编程PID真空压力控制器，采用了口径较小响应速度更快的电动球阀。此解决方案已在多个真空领域得到应用，并可以达到±1%的高精度控制。

本文介绍了根据客户要求对CVD管式炉真空控制系统进行升级改造的过程，分析了客户用CVD管式炉真空控制系统中存在的问题，这些问题在目前国产CVD和PECVD管式炉中普遍存在。本文还详细介绍了改造后的真空压力控制系统的工作原理、结构和相关部件参数等详细内容，改造后的真空压力控制精度得到大幅度提高。

普发真空研发出了一整套适用于排空整个离心室的系统。这一特殊的真空系统由三个不同的部件组成：1. 用于主腔室的泵系统2. 用于贯通轴的泵系统3. 可选配用于油脱气的泵系统第一个分系统用于排空平衡涡轮的区域。根据不同需求由数量不同的装置组成。每个装置都由一个罗茨泵和一个作为前级泵的旋片泵组成。第二个分系统用于补偿传动轴的泄漏率，传动轴连接被排空的区域并因此产生泄漏。例如，为此可以采用两个小型旋片泵。也可选择一个用于油脱气的真空装置作为第三个分系统。这一真空装置由一个小型的罗茨泵和一个支撑旋片泵组成。油在闭合回路中流经轴承并流入一个容器中，在容器中进行脱气处理。这保证了轴承具有最佳的润滑度。

针对目前大多数气相色谱仪负压进样系统中存在的无法控制微量进样和真空度无法准确控制的问题，本文在发明专利“CN111239308A 一种在线高真空负压气体进样系统及方法”基础上提出了改进的解决方案。解决方案通过采用电容真空计、皮拉尼真空计、电控针阀和双通道真空度控制器组成的控制装置，可实现高真空范围内的任意设定点下的真空度快速和精密控制，使在线负压形式的微量气体进样方法真正能转化为实用的工程化仪器。

普发真空的优化方案普发真空以其 DuoLine 系列双级旋片泵和大受欢迎的 HiPace 系列涡轮分子泵为飞轮质量储能系统提供符合要求的理想方案。其中 Duo 3 的特别版带有创新的直流电驱动器，在市场上脱颖而出。这种泵采用 24 V 直流电供电，可在 -20 ° C 至 +60 ° C 范围内工作，用于移动飞轮应用极为理想，因而可直接用于该领域。此外，普发真空的真空泵和真空计应用在全世界的飞轮系统中。能量储存的先锋依靠普发真空储能研发领域的法国先锋 Levisys 从一开始就信赖普发真空为其试验和研发提供的方案。这家创业公司研发生产了首台 10?kW 固定飞轮储能系统，并将其应用在法国电气工程巨头 Engie Ineo 位于 Toulouse 的生产现场。公司建立了所谓的 SmartGrid 智能电网，并使用固定飞轮系统均衡供能偏差。通过这种方法，为生产现场的常规供能提供了新的电能储存途径。它填补了使用至今的锂离子电池储能设备的不足。通过最初的测试阶段后，在 2016年将再加装 9 台固定飞轮储能系统，容量达到 100 kWh 。Levisys 的固定飞轮质量储能系统采用了 DuoLine 旋片泵、HiPace 涡轮分子泵以及真空计，以获取并测量所需的真空环境。对于真空设备的要求很高：其工作必须可靠，结构紧凑，以适合固定飞轮系统内部有限的空间，而且输入功率也必须低。

粒子加速器运行的一个重要因素是可靠且强大的真空系统。而像LHC这样非同寻常的机器对内置真空技术有着非常特殊的要求。极小误差可能导致整个加速器停止运行数小时。因此，整套真空系统必须是非常可靠的。此外，加速器中使用的所有设备必须能够承受高达1,000 Gy/a的辐射水平。而进行这些复杂测量的设备不能离开加速器的辐射区。因此，能在现场进行设备维护显得至关重要。为满足这些高要求，普发真空与CERN合作，对真空获得、真空测量和真空分析研发并实践了一套定制的真空解决方案。真空获得LHC分两种真空系统: 电子束真空和隔离真空。两种应用中都用到了普发真空的涡轮分子泵。这些泵经改进后都可以满足LHC的特殊要求。为了能在辐射环境中运行，泵体中都不能使用电子元件。要满足这些要求，普发真空研发了无传感器驱动概念，实现了泵的机械部件与电子部件的隔离。采用这一概念，电子部件可以放置在离真空泵1,000 m以外的地方，并定位在一个保护区域内。真空测量普发真空专门研发了特殊的测量设备，用来测量获得的真空。这些使用的设备是改进的皮拉尼和冷阴极真空计。它们用来长期监测加速器内的压力，并确保当压力增加时可以采取适当的行动。由于真空计同样暴露于高水平辐射中，它们被制造成无源传感器，没有集成的电子设备。所有电子设备都被安置在一个辐射安全区域内，并且经由长电缆连接至无源传感器。这些电缆通过精确的指令与CERN密切连接。这使冷阴极真空计可以测量达10-11 hPa的压力。通过一种特殊的点火过程，冷阴极真空计即使在压力非常低的情况下，也可以轻易打开。由于加速器的寿命约为30到40年，因此，只有采用寿命长的电子元件。氦检漏对LHC要求的超高真空压力，加速器使用的部件必须确保极低的漏率。因此，在安装部件之前，必须进行全方位的检漏。针对检漏，CERN采用了ASM系列检漏仪。使用这些设备，即使是细微到的10-13 Pa· m3/s 的泄漏也可以有效地被检测出来。真空分析除压力外，残余气体的组成也是加速器正常运行的一个重要因素。使用残余气体光谱仪，可以得出加速器内使用材料脱气相关的结论。为获得残余气体光谱，CERN采用了普发真空的质谱仪。对于超高真空中的残余气体测量，质谱仪分析仪本身具有较低的脱气率是非常重要的。除了真空退火离子源外，CERN使用的普发分析仪也拥有真空退火棒系统。使用这一方法，分析仪将产生一个极低的背景信号，尤其方便记录加速器内实际残余气体的比例。

目前各实验室有众多各种渠道购置和自行搭建的旋转蒸发仪，在蒸发仪真空度控制方面，国内客户普遍要求能替代价格较贵的国外真空控制系统、提高真空控制的程序化和自动化水平、改进真空控制的精度和稳定性、解决控制阀门的耐腐蚀性问题，甚至要求采用一个控制器对温度、真空度和旋转同时进行程序控制。本文针对用户提出的改进要求，提出了相应的解决方案，并介绍专门用于蒸发仪温度、真空度和旋转电机控制的相关产品。

普发真空提供针对烘烤高真空应用的塑料或其他材料进行定制的完整系统。超高真空烘烤系统具有以下特点：具有电抛光内表面的圆柱形不锈钢室能够通过内置的冷却盘管和制冷/加热循环器加热到所需的运转温度。室门配备了一个氟橡胶(FPM) 制成的双密封胶圈，能够在不更换密封胶圈的前提下轻松开关不锈钢室。双密封胶圈通过粗抽泵排空气体以减少渗透。不锈钢室上的所有其它法兰都采用了 CF 法兰(ConFlat® ) 以减少渗透。CF 法兰密封由金属制成，最常用的密封材料是铜。CF 法兰通过将钢刀口施加到平的铜垫片上进行密封。法兰的轴环周围使用螺丝钉。整个不锈钢室被包围在一个特殊的兼容净室的隔热层内 (RRK 7)。尽可能表面积最小的自定义夹紧工具能够被设计成不同的组件形状。为了测量高达 5 · 10-9 mbar 的压力，使用了一个冷阴极测头和一个 Pirani 元件 (PKR 261) 进行测量。通过 HiPace 系列涡轮分子泵或 HiPace M 系列磁悬浮涡轮分子泵可以形成高真空，涡轮分子泵利用一个超高真空闸阀安装在不锈钢室上。在这一应用中可以在 ACP 系列的隔膜泵和多级罗茨泵之中选择一种作为干式前级泵。

真空压力除泡机和除泡烤箱在电子行业的应用十分广泛，但现有除泡机存在的最大问题是选择了开关式阀门，无法实现真空和压力既准确又快速的控制。为此，本文提出了升级改造技术方案，即采用双向PID控制器和快速电动球阀开度大小的连续调节，可在各种规格尺寸的除泡机上实现真空压力的快速准确控制。

上海伯东德国 Pfeiffer 便携式检漏仪 ASM 310 成功应用于超高真空系统检漏检漏原因: 超高真空 Ultra-high vacuum, 真空度一般

目的：研究确定三七浸膏真空带式干燥的最优工艺条件，并与喷雾干燥和真空冷冻干燥方法比较干燥效果。方法：以三七浸膏干燥产品含水率及指标成分收率为考察指标，通过正交试验考察影响三七浸膏真空带式干燥过程的因素，并进行喷雾干燥和冷冻干燥对比实验，采用HPLC测定干燥前后三七5种皂角成分的含量变化。结果和结论：三七浸膏真空带式干燥最佳工艺条件为进料温度40℃、进料速率15ml• min-1、输送带速度4mm• min-1及加热系统温度(105，100℃)时，三七浸膏干燥所得产品的含水率为3.39%。真空带式干燥产品含水率低于喷雾干燥和真空冷冻干燥，且总回收率和指标成分收率高于后2种方法。

CombiNEG 吸气剂复合型离子泵，该泵大大增强了超高真空时离子泵的抽气能力，也弥补了NEG吸气剂泵无法抽除惰性气体的缺陷，为超高真空、极高真空系统的设计提供了新的选择。

目前微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）系统中的真空压力控制装置普遍采用美国MKS公司的控制阀和控制器。本文介绍了采用MKS公司产品在实际应用中存在控制精度差和价格昂贵的现象，介绍了为解决这些问题的国产化替代方案，介绍了最新研发的真空压力控制装置国产化替代产品，并验证了国产化替代产品具有更高的控制精度和价格优势。

本文针对挤出工艺中定径箱对真空控制的要求，提出采用大口径真空背压阀的下游控制技术方案，整个过程是根据真空度设定点进行全自动控制，定径箱真空度控制稳定性可以轻松达到± 2%以内，并可根据定径箱规格大小配备不同口径的背压阀，背压阀的影响速度可以达到1秒以内，完全能够满足各种高质量挤出产品的需要。

在设计和操作真空系统时，抽空曲线是常用的控制手段。通过它们可以推导出系统中的任何问题，并且可以评估正确的泵性能。抽空曲线描述真空系统中随时间变化的压力下降趋势。在图解中，X 轴代表时间，Y 轴代表压力。在已知真空室和泵的几何结构情况下，可以计算出抽空曲线。计算和测量的抽空曲线之间的任何偏差通常可以提供真空系统中有关问题的信息。这也适用于长时间使用所测量的曲线和参考曲线之间的对比。

Thermo Scientific针对空气敏感样品开发了惰性气体/真空保护样品传输系统CleanConnect，为空气敏感材料表征开拓出了全新视野。惰性气体/真空保护样品转移工作流程能够帮助科研工作者拓展空气敏感材料的研究边界，探究更多未知领域。

创新概念SplitFlow™ 是由普发真空开发的利用一个模块去实现涡轮牵引泵的功能，从而为系统制造商提供了最大的灵活性。该泵的开发要求在单一真空系统内结合了精确的几何适应性和优异的性能。尤其是在不断增加的复杂性和台式装置趋势方面，这种概念完全符合市场要求和客户需要。除了纯粹的几何适应性以外，还需要满足特定的真空技术参数。例如，通过结合不同的抽气原理（例如，结合涡轮分子泵和霍尔威克压力级），允许的前真空压力将明显提高，同时压缩性能将提高几个数量级。通过巧妙地设计转子几何形状，可以产生多达三个不同的泵级，它们的定向方式只会部分地相互影响。这样的布置使得可以代替两台离散式高真空泵和一台机械前级泵。这样的设计甚至可以实现完全整合到分析仪器的真空室中。这需要系统制造商和真空供应商从一开始就进行密切合作。设计阶段完善建议非常重要。取决于系统的配置，结果往往可以为真空系统减少大约50%的空间，而且节省成本超过50%。通过取消离散式抽吸装置、采用标准泵批量生产的研究结果，如今可以达到超过100,000小时MTTF（平均无故障时间）的泵可靠性。通过优化的轴承技术可以实现高度的可靠性，这种技术采用无需维护的磁悬浮轴承和精确球轴承在两侧定位快速旋转的转子，从而可以有效减震。泵补充配套有相应的电子驱动单元以及一系列的附件。对于涡轮分子泵的计算机控制一体化，提供标准化的界面。由于其特殊布局，这些泵只需要一个空气冷却系统，这意味着，可以省去附加的水冷却和其他装置费用。

真空炉, 即在炉腔这一特定空间内利用真空系统将炉腔内部分物质排出, 使炉腔内压强小于一个标准大气压, 炉腔内空间从而实现负空状态. 上海伯东某科研客户研究方向是特种高温合金, 材料需要在1000℃的环境进行熔合, 在这个温度下空气会影响金属原料熔合的品质, 客户考虑用分子泵来保证炉子的真空度不低于 1E-4Pa, 经过多次技术交流, 客户选择上海伯东 Pfeiffer Hicube 80 classic 分子泵组搭配全量程真空规 PKR 251 来解决需求. 该中型分子泵组在科研、小型工业生产领域应用广泛.

为了提升蒸馏纯度，针对现有分子蒸馏中气体流量计式真空度控制系统存在精度较差和响应速度慢的问题，本文提出了更高精度的真空度控制解决方案。解决方案采用更直接、精密和快速的电动针阀来代替现有的气体质量流量计，并同时使用精度更高的薄膜电容规和24位AD、16位DA控制器，可实现任意设定真空度下±0.5%的控制精度，同时对温度等因素所带来的真空度变化有极快的响应，可保证分子蒸馏过程中真空控制的高精度和稳定性。

真空干燥箱供科研单位、院校、工矿企业等单位的实验室、以及生产现场，在真空状态下对物品进行干燥和热处理等

在真空系统里面，旋片泵可以单独使用，也可以作为增压泵、扩散泵、罗茨泵等真空泵的前级泵。适合抽除干燥或含有少量可凝性蒸汽的气体，不适合抽含氧过高、爆炸性、腐蚀性、对真空泵油起化学作用和含有大量固体颗粒的气体。

针对工作范围在5×10-7~1.3×106Pa，控制精度在0.1%~0.5%读数的全量程真空压力综合测量系统技术要求，本文提出了稳压室真空压力精密控制的技术方案。为保证控制精度，基于动态平衡法，技术方案在高真空、低真空和正压三个区间内分别采用了独立的控制方法和不同技术，所涉及的关键部件是微小进气流量调节装置、中等进气流量调节电动针阀、排气流量调节电动球阀、正压压力电子调节器和真空压力PID控制器。配合相应的高精度真空压力传感器，此技术方案可以达到控制精度要求，并已得到过试验验证。

摘要：真空度控制技术关键部件主要有真空计、进气流量调节装置、排气流量调节装置和真空度控制器四大类。本文在真空度控制技术基本概念和技术要求基础上，详细介绍了真空度控制技术关键部件国外产品的分布和类型，特别介绍了相关的国产产品现状。总之，除了高端电容真空计之外，真空度控制技术中的绝大多数关键部件已实现了国产化，并已得到广泛应用，后续的国产化重点将主要集中在开发MOCVD工艺中的受控蒸发混合器。

普发真空的真空技术用于 LIGO这项实验，亦即在地球上证实引力波的存在，需要真空技术。为了保证功能正常，激光的两条光路不得受到扰动影响。因此，激光束和光学镜面放置在超高真空系统中。为了保证该系统的质量和可靠性，从而使实验能够顺利完成，需要进行长达十年的准备。作为准备工作的一部分，在世界各地的物理研究所为准备引力波实验而进行了深入的基础研究。普发真空为许多这样的基础实验提供了真空设备。LIGO 探测器中的真空也是由普发真空的分析系统监控的。普发真空的 HiPace 涡轮分子泵及大量质谱仪被用于保障质量和检测泄漏，以对巨型光束管道的烘烤进行诊断。这些设备用于保持管道系统中的必需的真空条件，为成功进行实验提供必要的环境条件。

针对便携式真空计校准装置以实现真空计的现场校准，基于静态比对法校准技术，本文提出了一种采用微型数字针阀和上下游双向气体流量调控模式的技术方案，结合双通道高精度的真空度PID控制器，可在真空度精密控制的前提下解决现场校准和便携性问题。

如今，真空在我们日常生活中被广泛应用于高端产品的生产及制造，并且扮演着重要角色。例如：在科研，工业流程，手机芯片，硬盘，太阳能电池，塑料干燥或者食品真空包装等领域。在当今的生产活动中，我们对真空度测量的精确性、标准化、可靠性和重复性的要求是至关重要的。当我们在进行测量的时候，高精度又是关键中的关键：精度的高低会直接影响产品的生产质量，科学实验的准确性和设备使用的可靠性。要确保真空计使用时的高可靠性，就必须经常对它进行校准或标定。而根据每个不同应用的具体要求，这些校准工作必须符合国内或相关的国际标准。经济、高效、精准、国际化的机构校准及标定替代解决方案生产活动中，真空计往往需要对外专业机构进行校准和标定。然而在对量大或校准间隔要求短的条件下，使用经济的测量仪器进行现场校准能大大节约时间和费用。普发真空紧凑型的校准泵组就能够组建起这样一个系统。这个易于使用的便携式系统是专为同时在线进行多个仪器检测而量身定做的。其系统具有使用便捷、快速及符合人体工学标准的特点。

针对密封腔体内真空度（压强）的准确控制，本文基于薄膜电容真空计、电动针阀、电动球阀、真空泵和高精度PID控制器组成的真空控制系统，设计了上下游两种模式的控制试验方案。依据对两种试验方案分别进行了试验，考核了10Pa~600Torr真空度范围内十几个设定点的恒定控制精度，并用波动率描述了考核试验结果。试验结果显示在整个真空度量程范围内，恒定控制的波动率小于± 1%。

针对真空环境下热导率测试过程中遇到的试样接触热阻对热导率测试的影响，验证接触热阻对热导率测试影响的严重程度，进行各种材料的测试和对比，寻求解决方法并通过试验来验证减小热阻方法的可行性和有效性。