動量傳遞
分子泵的工作原理主要基於動量傳遞,具體來說,它們通過高速旋轉的轉子或葉輪來加速氣體分子。在分子泵內部,轉子通常由多個螺旋形葉輪組合而成,當泵運轉時,這些葉輪高速旋轉,導致氣體分子在葉輪間的空間內被強制壓縮。氣體分子受到這種壓縮後,被推向泵的上游,並最終被抽出到真空容器外。
這個過程可以概括為以下幾個步驟:
加速氣體分子:高速旋轉的葉輪或轉子加速氣體分子,使它們獲得定向動能。
碰撞氣體分子:加速後的氣體分子在泵內不斷碰撞,形成定向流動。
排放氣體分子:經過足夠的碰撞後,氣體分子被排放到抽氣系統中,形成真空。
分子泵利用的是分子牽引現象,即通過高速運動的剛體表面攜帶氣體分子並使其按一定方向運動的現象。這種泵適用於高真空環境,能夠達到超高真空狀態,因為它們利用了氣體分子對壁的碰撞和反彈原理。
分子泵的轉子轉速非常快,可達每分鐘20,000到90,000轉,以確保高效的氣體壓縮和排放。這種高速旋轉不僅增加了氣體分子的動能,還使得氣體分子在碰撞過程中更容易被定向流動所引導。