關(guān)于液氦冷凝泵的工作壽命
發(fā)布時間：2019-05-07 19:23:56 | 人感興趣 | 評分：3 | 收藏：
要使液氦冷凝泵具有實際價值，還必須提高泵的工作壽命，即延長一次充入液氦后的存貯時間。由于液氦的焓值極低，加之泵結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，若不采取有效的屏蔽和保護(hù)措施，液氦的耗量將是十分可觀的，其工作壽命甚至只有幾小時（視泵的液氦容量大小而定）。這會帶來諸如使用、操作等一系列麻煩，特別當(dāng)要求系統(tǒng)長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)時，由于泵I作壽命的限制，將產(chǎn)生致命的弱點，因而必須予以充分重視。
泵的設(shè)計
如上所述，設(shè)計一臺實際應(yīng)用的液氦冷凝泵，s*先應(yīng)該考慮的問題是如何克服冷凝氫氣的“反常特性”和如何提高泵的工作壽命。
國外也對冷凝氫氣的這一反常行為進(jìn)行了實驗研究。氫氣蒸氣壓偏離克勞修斯一克拉柏龍方程而變得異常高是因為氫氣發(fā)生解吸的緣故。氫氣的解吸是由于真空系統(tǒng)中較溫暖部分的紅外熱輻射而引起的。冷凝氫氣的解吸還與低溫面襯底性質(zhì)有密切關(guān)系。基于這些因素，液氦冷凝泵應(yīng)設(shè)計為：①用≤77K的冷障板（須具有z*佳分子侑射傳輸比）z*大限度減小室溫輻射傳輸；②用一種理想襯底材料的低溫表面，以保證在給定的輻射負(fù)荷下冷凝氫氣的解吸壓z*低。
從提高泵工作壽命的角度來看，主要是千方百計地減小泵的熱負(fù)荷、降低液氦的消耗。根據(jù)熱力學(xué)原理，應(yīng)采取如下措施：①低溫抽氣表面用涂黑的液氮冷障板加以屏蔽。②整個液氦冷凝器的四周由表面鍍銀的液氮容器包圍。③在液氦冷凝器內(nèi)外圓筒壁之間的空間里充入一定量的氖氣，并加以密封。當(dāng)溫度高于20K時，氖氣起到一種良好的氣體熱傳導(dǎo)作用，從而能充分利用冷卻泵時離散冷氦氣的潛熱使外筒壁很快冷卻；當(dāng)溫度低于20K時，氖氣發(fā)生凝結(jié)并造咸夾層空間的真空狀態(tài)，從而能提供所希望的熱絕緣以減小冷凝面上氣體的熱解吸。④在液氦冷凝器和液氮容器之間裝設(shè)一防輻射屏（外側(cè)鍍銀，內(nèi)側(cè)涂黑），并由自然蒸發(fā)而離散的冷氦氣加以冷卻（屏的溫度可達(dá)30K左右），從而大大減小周圍環(huán)境的輻射熱負(fù)荷。⑤冷凝泵頸管材料應(yīng)具備熱傳導(dǎo)率低而機械強度高等優(yōu)良特性。同時，在設(shè)計過程中應(yīng)盡量減小頸管壁厚而增加其長度，以z*大限度地減小熱傳導(dǎo)損失。⑥頸管內(nèi)壁必須涂黑，以減小室溫?zé)彷椛洹Ｓ嬎惚砻鳎亢陬i管與完全鏡面反射頸管的室溫輻射傳輸量約相差3個數(shù)量級之多。
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