渦輪分子泵的抽氣原理 分子泵輸送氣體應(yīng)滿足二個(gè)必要條件： 1）. 渦輪分子泵必須在分子流狀態(tài)下工作,。因?yàn)楫?dāng)將一定容積的容器中所含氣體的壓力降低時(shí),，其中氣體分子的平均自由程則隨之增加,。在常壓下空氣分子的平均自由程只有 0.06 μm ,，即平均看一個(gè)氣體分子只要在空間運(yùn)動 0.06 μm ,，就可能與第二個(gè)氣體分子相碰,。而在 1.3Pa 時(shí),，分子間平均自由程可達(dá) 4.4mm 。若平均自由程增加到大于容器壁間的距離時(shí),，氣體分子與器壁的碰撞機(jī)會將大于氣體分子之間的碰撞機(jī)會,。在分子流范圍內(nèi)，氣體分子的平均自由程長度遠(yuǎn)大于分子泵葉片之間的間距,。當(dāng)器壁由不動的定子葉片與運(yùn)動著的轉(zhuǎn)子葉片組成時(shí),，氣體分子就會較多地射向轉(zhuǎn)子和定子葉片，為形成氣體分子的定向運(yùn)動打下基礎(chǔ),。 2）. 分子泵的轉(zhuǎn)子葉片必須具有與氣體分子速度相近的線速度,。具有這樣的高速度才能使氣體分子與動葉片相碰撞后改變隨機(jī)散射的特性而作定向運(yùn)動。分子泵的轉(zhuǎn)速越高,，對提高分子泵的抽速越有利,。實(shí)踐表明，對不同分子量的氣體分子其速度越大,，泵抽除越困難,。
例： H<sub>2 在空氣中含量甚徽，但由于 H<sub>2 分子具有很大的運(yùn)動速度 （ zui可幾速度為 1557m /s） ，所以分子泵對 H<sub>2 的抽吸困難,。通過對極限真空中殘余氣體的分析,，可發(fā)現(xiàn)氫氣比重可達(dá) 85 ％，而分子量較大,，而運(yùn)動速度慢的油分子所占的比重幾乎為零,。這就是分子泵對油蒸氣等高分子量的氣體的壓縮比很高，抽吸效果好的原因?，F(xiàn)以渦輪分子泵的一個(gè)葉片為例說明它的抽氣原理,。假設(shè)一個(gè)軸流式單葉列在分子流范圍內(nèi)以速度 V 運(yùn)動，如圖 21 所示,。 設(shè) I 側(cè)為吸入側(cè),，Ⅱ側(cè)為排氣側(cè)。從 I 側(cè)向Ⅱ側(cè)運(yùn)動的氣體分子,，可分為以下幾種情況：有一部分氣體分子與葉片的端部相碰返回 I 側(cè),，一部分氣體分子直接通過葉片槽到達(dá)Ⅱ側(cè)，還有一部分氣體分子在葉片槽內(nèi)與葉片壁相碰,，其碰撞結(jié)果將使一部分到達(dá)Ⅱ側(cè),，而另一部分氣體分子返回 I 側(cè)。同樣,，對于Ⅱ側(cè)來講,，也有一部分氣體分子自Ⅱ側(cè)直接抵達(dá) I 側(cè)，一部分氣體分子與葉片碰撞后或返回Ⅱ側(cè)或抵達(dá) I 側(cè),。如圖 21（b） 所示,，當(dāng) I 側(cè)的氣體分子與葉片相碰后反射方向在α1 角內(nèi)的將又回到 I 側(cè)，而反射方向在β1 角內(nèi)的氣體分子zui后將進(jìn)入到Ⅱ側(cè)或散射回 I 側(cè),，撞擊在γ1 角內(nèi)再反射的氣體分子將進(jìn)入Ⅱ側(cè),；同樣，凡是從Ⅱ側(cè)入射到葉片上的氣體分子在角α2 內(nèi)再反射的氣體分子仍回到 I 側(cè),，在角γ2 內(nèi)再反射的氣體分子將散射到 I 側(cè),，而在角度β2 內(nèi)再反射的氣體分子或散射到 I 側(cè)或返回Ⅱ側(cè)。從α1 ,、α2 ,、β1 、β2 ,、γ1 ,、γ2 角度的大小關(guān)系可以看出：氣體分子從 I 側(cè)zui終通過葉片進(jìn)入到Ⅱ側(cè)的幾率 M<sub>21 大于氣體分子從Ⅱ側(cè)zui終到達(dá) I 側(cè)的幾率 M 21 且葉片的運(yùn)動速度 V 值越大，效果越明顯,，這樣就實(shí)現(xiàn)了泵的抽氣目的,。葉片的傾角α,、葉片弦長 b 、節(jié)弦比 S<sub>0 ,、線速度 V 對葉列的抽氣效果都有影響,。 設(shè) N<sub>1 、 N<sub>2 分別表示自 I 側(cè)和 I 側(cè)入射到葉片的氣體分子流量,。而用 W 表示由 I 側(cè)到達(dá) Ⅱ側(cè)的凈氣體分子流量與入射氣體分子流量之比,， W 稱何氏系數(shù),，則有 （6 · 1） 或 （6 · 2） 假定葉片兩側(cè)溫度相等,，而且氣體分子速度分布函數(shù)相同，則N<sub>2 / N<sub>1等是密度比n<sub>2 / n<sub>1等或是壓縮比P<sub>2 / P<sub>1,。即： （6 · 3） 通過葉列的凈氣體流量為零時(shí),，可得zui大壓縮比 （6 · 4） 在壓縮比為 1 時(shí) （P<sub>2 = P<sub>1 ） ，何氏系數(shù)zui大,，即 （6 · 5） 實(shí)際的渦輪分子泵都是由多級葉列串聯(lián)組成,，即按動片、定片,、動片,、……次序交替排列的。泵的總壓縮比是由葉列的級數(shù)決定的,。在渦輪分子泵的設(shè)計(jì)中,，應(yīng)對多級葉列的組合進(jìn)行優(yōu)化選配。一般在泵入口側(cè)附近應(yīng)選擇抽速較大的葉片形狀及尺寸,，其壓縮比可以相對的小一些,。在經(jīng)過幾級壓縮之后氣體壓力升高，抽速下降了,，這時(shí)就應(yīng)該選擇那種壓縮比高,、抽速低的葉片形狀。這樣設(shè)計(jì)可以使整臺泵的抽氣性能得到抽速大,、壓縮比高,、級數(shù)少的理想結(jié)果。計(jì)算分子泵葉列傳輸幾率M<sub>12和M<sub>21的方法很多,。例如：積分方程法,、角系數(shù)法、蒙特卡羅法,、矩陣法,、工程近似計(jì)算法等等。
