低温泵的抽速  2.4.4.1低温板冷凝气体的理论抽速  低温泵的抽速,可根据气体分子运动理论计算。条件是真空室容器内处于热平  衡状态,也就是说,只适用于低温板面积比真空容器表面积小的情况下。对于大型  设备(例如环模设备),通常把低温板放在真空室内,把低温板做得比容器的表面  大,这种状态破坏了热力学平衡。下面仅讨论处于热平衡状态下低温泵的理论  低温板温度为T,低温板单位面积的理论抽速S等于空间气体分子在低温板单  位面积上冷凝而减少的体积与时间之比。若气体分子全部冷凝在低温板上(冷凝系
数为1),低温板单位面积的理论抽速Sn  L/(cm3·s)

式中可—被抽气体分子热运动平
摩尔气体常数,8314.25Pa
M
T—气体温度  体压
右下角g、s分别表示气相和液相  冷凝面上的图  P相比不能忽略时(接近于泵的极限压力),此时的抽速为  (2-34)  √7×D.)[L(cm2·s)

式中P
P  碰撞在低温板面上的气体分子不可能全部被冷凝,总有一部分能量大的气体分  子会从冷凝面上返回到空间去,冷凝的气体分子数和碰撞在冷凝板上气体分子数之
Bachler等人通过实验验证了N2和H2在饱和蒸气压附近,抽速降低曲线与理  比称为冷凝系数  论计算完全符合,处理他们的实验数据,并使(T/T,)12=1,低温板的面积为  A,冷凝系数为a,低温板单位面积的理论抽速公式应为  [L/(cm2·s)](2-35)
A的低温  理论抽
时,公式(2-35  值趋近
速为
图2-44给出了由公式(236)计算出的20K低温板对氮气的理论抽速曲线。在  极限压力处抽速为零,然后抽速随压力升高而上升,约半个数量级后,抽速变为最

大值

论抽速曲线
冷凝系数是决定低温泵抽速的重要参数,图2-45所示为低温板在不同温度下  氮的冷凝系数a与压力比△P/P,的关系曲线。其中△p=Pg-P,即横轴为100%  的时候,相当于该温度下饱和蒸气压两倍的压力。从图中测试结果可以看出,超过
饱和蒸气压11倍的气压下,低温板的冷凝系数为1,在此以后,冷凝系数的大小  和低温板的温度有关。图2-46所示为44~3.6K对氢的实验数据。3.8K以下,a  为0.5,并且不依赖于气压。在4.4K,随气体压力的增加,a从0.01增加到0.02