臺(tái)式低溫循環(huán)泵的冷凍能力因型號(hào)而異。1級(jí)冷頭降至80K的所需功率為幾十瓦特，2級(jí)冷頭降至20K的所需功率為幾瓦特。但真空裝置內(nèi)有蒸發(fā)源或加熱器等熱源。

如圖2表示的是直徑為254mm(10英寸)的面放出的輻射熱量。隨溫度的上升以及輻射率的加大所放出的熱量也隨之增加。由于真空裝置內(nèi)產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出低溫泵的冷凍能力，如這些熱量進(jìn)入低溫泵的話，會(huì)導(dǎo)致低溫泵無(wú)法正常冷卻，排氣性能降低。因此當(dāng)真空室內(nèi)存在熱源時(shí)，必須對(duì)熱源進(jìn)行隔離及遮擋。

圖2：Φ254mm面放出的輻射熱 輻射率與溫度的關(guān)系

圖3是存在熱源時(shí)的安裝例。圖①輻射熱直接入進(jìn)低溫泵內(nèi)，因此不可采用。(2)、(3)可以采用，但如果熱源的溫度比較高，應(yīng)把經(jīng)反射后進(jìn)入低溫泵的輻射量也應(yīng)考慮在內(nèi)。

2：有發(fā)熱源時(shí)的安裝例

<供參考，低溫泵因輻射熱所承受的熱負(fù)荷可由以下公式計(jì)算得出。>

Q=εAV?σ?A?(Tw4-T14) (W)

εAV:平均輻射率,σ:玻耳茲曼常數(shù)=5.67X10-12(W/cm2/K4),A:受熱面積(cm2)

Tw:室溫壁的溫度(通常300K), T1:屏蔽筒?擋板的溫度(通常80K)

2. 冷卻水注意事項(xiàng)（水量及水質(zhì)）

低溫泵配套使用的壓縮機(jī)有空冷式和水冷式兩種。且向壓縮機(jī)輸入的電力幾乎都會(huì)轉(zhuǎn)變成熱。

采用空冷式的情況下，這些熱通過(guò)空冷扇與熱交換器冷卻。由于空冷式不使用冷卻水，沒有額外的運(yùn)行成本，也不需要設(shè)置管道。但因產(chǎn)生的熱將全部排放于大氣中，必須使用空調(diào)，

且會(huì)產(chǎn)生噪音和塵埃。因此近年來(lái)普遍采用水冷式。

水冷式壓縮機(jī)的冷卻水的溫度如果過(guò)低，壓縮機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑油的粘度上升，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)收到運(yùn)轉(zhuǎn)指令也無(wú)法啟動(dòng)或成超負(fù)荷狀態(tài)。

相反冷卻水的溫度過(guò)于高或流量少的話，壓縮機(jī)的溫度變高或不能正常冷卻，導(dǎo)致熱控開關(guān)動(dòng)作即壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

有關(guān)冷卻水的水溫及流量，請(qǐng)參照使用說(shuō)明書，保證在規(guī)定范圍內(nèi)使用。如水溫低于10℃時(shí)，在停止壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)也需要停止供應(yīng)冷卻水。

如不停止冷卻水的供應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)啟動(dòng)困難。在停止時(shí)若存在壓縮機(jī)內(nèi)的冷卻水會(huì)結(jié)冰的可能性，會(huì)導(dǎo)致配管破裂非常危險(xiǎn)，因此要求進(jìn)行空壓排水，把壓縮機(jī)內(nèi)的冷卻水排掉。

冷卻水要使用不會(huì)對(duì)配管產(chǎn)生腐蝕作用，且無(wú)含水垢等附著物的干凈的水。

水質(zhì)差將會(huì)導(dǎo)致配管流徑變窄，流量減少，發(fā)生熱傳導(dǎo)不良導(dǎo)致無(wú)法正常冷卻。

另外，如使用對(duì)配管有腐蝕作用的冷卻水，熱交換器上將會(huì)出現(xiàn)細(xì)孔，導(dǎo)致重大事故。

為了熱交換器的壽命延長(zhǎng)，保持性能，有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)敝公司參照了日本冷凍空調(diào)工業(yè)會(huì)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由于冷卻水內(nèi)會(huì)存在附著沉淀物等，會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)變差。因此要求定期對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢查和對(duì)配管進(jìn)行清洗。

表1：冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(參照了日本冷凍空調(diào)工業(yè)會(huì)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))

3.低溫泵的運(yùn)轉(zhuǎn)及運(yùn)行循環(huán)

低溫泵的運(yùn)行由以下3個(gè)過(guò)程組成。

(1)　運(yùn)行開始　　　　低溫泵的粗抽真空及冷卻降溫

(2)　通常運(yùn)行　　　　低溫泵對(duì)真空裝置進(jìn)行排氣

(3)　停止運(yùn)行、再生　低溫泵停止運(yùn)行和進(jìn)行再生

1）.運(yùn)行開始（粗抽真空、冷卻降溫）

4.低溫泵的運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)步驟如下。

(1)接通主電源。

(2)壓縮機(jī)為水冷式時(shí)，供應(yīng)冷卻水。

(3)粗抽至低溫泵內(nèi)壓力達(dá)到40Pa為止。(如抽至13～20Pa以下的話，油回轉(zhuǎn)泵內(nèi)的油蒸氣向低溫泵反流，導(dǎo)致低溫泵被油蒸氣污染。)在進(jìn)行粗抽后通常進(jìn)行壓力上升測(cè)試。

壓力上升速度的推薦界限值為ΔP/Δt≦1.3Pa/min

(4)啟動(dòng)低溫泵。

(5)待低溫泵達(dá)到工作狀態(tài)。滿足以下條件時(shí)則說(shuō)明低溫泵達(dá)到了工作狀態(tài):

●15K冷凝板的溫度降至20K以下

●80K屏蔽筒的溫度降至130K(CA熱電偶的起動(dòng)電壓為-5.5mV)以下,降至此溫度為止所需時(shí)間(冷卻降溫時(shí)間)如表4-2所示因低溫泵型號(hào)而異。

(6)低溫泵將開始通常運(yùn)行。

在以下幾種情況下，實(shí)際冷卻降溫時(shí)間可能會(huì)更長(zhǎng)。(1)低溫泵內(nèi)受污染，(2)熱負(fù)荷大，(3)由于再生操作等低溫泵內(nèi)全變干燥，(4)粗抽完成后、殘留氣體中的He,H2.Ne氣體分壓超過(guò)0.1Pa。

低溫泵的運(yùn)行循環(huán)例

2）.通常運(yùn)行

待低溫泵進(jìn)入工作狀態(tài)，按下列步驟對(duì)真空室進(jìn)行抽氣。

(1)真空室內(nèi)的壓力達(dá)到最大容許交差壓力以下為止對(duì)真空室內(nèi)進(jìn)行粗抽。(通常采用降至40Pa)。為防止粗抽泵中的油蒸氣向真空室內(nèi)反流，不可以抽至低于13Pa。

(2)打開主閥門對(duì)真空室進(jìn)行精抽。

(3)真空室內(nèi)壓力達(dá)到所需壓力后即可進(jìn)行鍍膜，濺射等作業(yè)。

3）.運(yùn)行停止

(1)關(guān)閉主閥門。

(2)把低溫泵切換OFF狀態(tài)。

(3)水冷式壓縮機(jī)時(shí)，根據(jù)需要應(yīng)停止供應(yīng)冷卻水。

(4)待15K冷凝板和80K屏蔽筒的溫度降至室溫后，進(jìn)行粗抽直到低溫泵內(nèi)的壓力達(dá)到10～100Pa為止。

如果在升溫過(guò)程中所產(chǎn)生的氣化氣體，使得低溫泵內(nèi)壓力超過(guò)大氣壓的情況，必須設(shè)置通氣閥進(jìn)行放氣，防止泵內(nèi)壓力超過(guò)大氣壓。

4）.低溫泵的再生

因低溫泵為貯存式真空泵，當(dāng)泵內(nèi)貯存的氣體量達(dá)到時(shí)，要求向外排放，使低溫泵恢復(fù)吸附排氣功能。此操作稱為再生(regeneration)。低溫泵排出的極限氣體量稱為排氣容量。當(dāng)下述任意情況出現(xiàn)時(shí)，即需進(jìn)行再生。

(1)15K冷凝板溫度超過(guò)20K

(2)80屏蔽筒的溫度超過(guò)130K(-5.5mV)

(3)主閥門關(guān)閉過(guò)5分鐘后的壓力降不到1.3×10-4Pa以下

(4)排氣性能滿足不了裝置要求

通常的使用過(guò)程中，除了排氣量達(dá)到排氣容量的情況以外，在裝置維修保養(yǎng)時(shí)或節(jié)假日一般都會(huì)定期進(jìn)行再生。

如在節(jié)假日等無(wú)人操作情況下進(jìn)行再生時(shí)，可進(jìn)行自動(dòng)再生。

4-1.適用于各種用途的再生方法(再生及再生的效率化)

再生操作分以下3個(gè)步驟進(jìn)行。

(1)升溫過(guò)程

(2)粗抽過(guò)程

(3)冷卻降溫過(guò)程

為縮短再生時(shí)間應(yīng)縮短升溫時(shí)間和粗抽真空時(shí)間。為了能夠地進(jìn)行再生，需升溫至室溫，并通過(guò)進(jìn)行有效粗抽，把吸附劑里的水分除去。冰在0℃ 以上才可融化，想要除去水分，必須把溫度升至0℃以上。

(1)升溫過(guò)程的效率化

停止低溫泵運(yùn)轉(zhuǎn)，把溫度升至室溫的方法有以下幾種。

(1)自然升溫　　　　:只需把低溫泵切換為OFF狀態(tài)后放置即可

(2)再生用加熱帶 　 :把加熱帶裹在泵壁外表進(jìn)行加熱

(3)注入N2:向低溫泵內(nèi)注入氮?dú)?，使得泵?nèi)部變熱加快升溫

(4)注入N2+加熱帶 ：(2)、(3)并用

(5)注入熱N2 :向低溫泵內(nèi)注入加熱至70℃的氮?dú)?/span>

(6)注入熱N2+加熱帶 :并用(2)和(5)，升溫時(shí)間最短

溫度升至室溫為止的時(shí)間，除上述方法外，因泵內(nèi)貯存的氣體量、種類及泵型號(hào)不同而有較大差異，因此事先不易預(yù)估其升溫時(shí)間。

通常，注入N2法需要60～90分鐘。各種再生方法所需升溫時(shí)間如下表所示。

此表中的數(shù)值是把注入N2法所需升溫時(shí)間定為1比較得出的。僅可做參考值。

表3：升溫方法及升溫時(shí)間(參考值)

圖5：低溫泵的升溫過(guò)程

右圖表示低溫泵升溫時(shí)的狀態(tài)，大致可分為A，B，C，D4種模式。

A:注入N2+加熱帶(水氣少的情況)

屏蔽筒和擋板的溫度升溫至40℃左右。通過(guò)除去泵內(nèi)水氣，可獲得良好的再生效果。

B:只注入N2　(水氣少的情況)

是普遍使用的再生方法。在水氣少時(shí)可獲得良好的再生效果。

C:注入N2+加熱帶(排出大量水氣的情況)

在0℃下冰化解為水時(shí)升溫會(huì)停止一段時(shí)間。因使用加熱帶，可縮短融化時(shí)間。(基板為玻璃或塑料時(shí)建議使用此方法)

D:只注入N2或用自然升溫法排出大量水氣的情況

因加熱量少，冰很難融化為水。在這種狀態(tài)下如進(jìn)行粗抽，因再生不能充分進(jìn)行會(huì)導(dǎo)致排氣性能降低。向玻璃或塑料進(jìn)行鍍膜時(shí)需要特別注意。

對(duì)K熱電偶的起動(dòng)電壓是否降到0mV請(qǐng)進(jìn)行確認(rèn)。必須并用電加熱帶。

尤其是在排出大量水氣時(shí)，把再生過(guò)程中的K熱電偶的起動(dòng)電壓記錄下來(lái)，判斷處于哪種模式，并確認(rèn)冰是否融化。

2)粗抽過(guò)程

油回轉(zhuǎn)泵通常作為低溫泵的粗抽泵使用。使用油回轉(zhuǎn)泵的情況下，在高壓領(lǐng)域，因存在空氣的粘性流flashing作用，返流量極少。

但壓力低于15Pa時(shí)，粘性流flashing作用降低，若粗抽到這個(gè)壓力以下會(huì)增加油蒸氣返流的危險(xiǎn)。

從安全方面考慮愛發(fā)科的低溫泵可以確保在粗抽壓力40Pa下性能正常。

如粗抽至20Pa以下時(shí)推薦使用粗抽用過(guò)濾器。在使用過(guò)濾器時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

(1)粗抽時(shí)間變長(zhǎng)、(2)水氣多時(shí)很快成飽和狀態(tài)、(3)產(chǎn)生塵埃、(4)需要定期進(jìn)行活性化。

在低溫泵內(nèi)存在大量水氣的條件下進(jìn)行粗抽的話，隨著水分蒸發(fā)，熱量會(huì)被帶走，會(huì)導(dǎo)致水溫降低。

水分少時(shí)可以全蒸發(fā)掉。但水分多時(shí)，水將結(jié)冰后殘留，從而導(dǎo)致再生不全。

在水分多的情況下，粗抽作業(yè)時(shí)如并用加熱帶，可防止結(jié)冰。

且在使用油回轉(zhuǎn)泵排出大量水分時(shí)，油會(huì)乳化，很難抽至40Pa。

在這種情況下通常需要頻繁更換油。但可采取以下措施。

(1)　使用油含量多，水處理能力強(qiáng)的大型油回轉(zhuǎn)泵。

(2)　使用可對(duì)水和油進(jìn)行分離，裝有排水器的油回轉(zhuǎn)泵。

(3)　使用機(jī)械增壓泵降低極限壓力。(但油回轉(zhuǎn)泵的油要定期更換。)

在處理大量玻璃，塑料時(shí)，因需要排出大量水氣，故要求事先做好措施。