1.前言

　　隨著國產(chǎn)分子泵生產(chǎn)工藝的日臻成熟和生產(chǎn)單位的日益增多，近來，有些單位試圖將分子泵用在“熒光燈園排車”的真空系統(tǒng)中，希望提高熒光燈的真空質(zhì)量。對這種做法，我基本上持否定態(tài)度。

　　真空系統(tǒng)(如：園排車、長排車等)在時間為t時的平衡壓強pt可用下列“動態(tài)真空方程”來描述：

　　式中：P_u---抽氣機組(或主泵)的極限真空度(Pa)；
　　　　　P_V----真空系統(tǒng)中材料的蒸氣壓(Pa)；
　　　　　Q_T---系統(tǒng)內(nèi)總氣源(Pa·L/s)，Q_T=Q_O+Q_L+Q_P+……；

　　其中：Q_O為材料放氣率；Q_L為系統(tǒng)漏氣率；Q_P為管壁材料滲透率；

　　Se---主泵到被抽容器(如燈管)的有效抽速(L/s)。

　　上述“動態(tài)真空方程”表明：真空系統(tǒng)所能達到的真空度不僅與主泵的極限真空度有關(guān)，還與主泵對被抽容器(如燈管)的有效抽速、系統(tǒng)中的各種氣源及材料的蒸氣壓等因素有關(guān)。所以說，提高真空系統(tǒng)的真空度是一項“系統(tǒng)工程”，不能只寄期望于簡單的改用分子泵。

　　要說清這些問題，必須先簡要地重溫一些基本概念。

2.一些基本概念

2.1 氣體分子的平均自由程(λ )：(從略)

2.2 氣體沿管道的流動狀態(tài)和流導(dǎo)變化情況：

　　由于不同真空度下的λ 不同，使各真空區(qū)域的氣流狀態(tài)亦不同。在從大氣抽至高真空的過程中，真空系統(tǒng)管道內(nèi)的氣流一般要經(jīng)過四種狀態(tài)：湍流、粘滯流、過渡流、分子流。由于各種氣流狀態(tài)下流導(dǎo)的計算公式不同，所以，同一根排氣管在不同真空度下所呈現(xiàn)的流導(dǎo)值也不相同。

　　粘滯流下園長管的流導(dǎo)與管道內(nèi)平均壓強有關(guān)，在高壓強下同一尺寸管道所呈現(xiàn)的流導(dǎo)隨壓強的降低而減小，進入分子流后就呈現(xiàn)一固定的流導(dǎo)，其值僅與幾何尺寸有關(guān)。 以21寸彩色顯像管為例，其排氣管內(nèi)徑d=0.39cm，長度L=5cm，可計算出各氣流狀態(tài)所對應(yīng)的壓強范圍和流導(dǎo)值(表1)：

　　這說明燈管排氣管在不同真空度下所呈現(xiàn)的流導(dǎo)是不同的。可能大家還不了解，這一特性己被人們不自覺地應(yīng)用到生產(chǎn)熒光燈的園排車Ar 沖洗工藝中了。

2.3、真空泵有效抽速的計算：

　　園排車的真空系統(tǒng)，實際上是由多個單獨的真空系統(tǒng)組合而成的。按照工藝分布的需要，分別由單獨的機械泵(旋片泵或滑閥泵)和“機械泵＋羅茨泵”作為抽氣泵，再通過不同材質(zhì)、不同內(nèi)徑的多根管道及“功能部件”【含：中心盤、48 套“油捕集器”和48 只帶(或不帶)注汞裝置的排氣頭】等組成。

　　①總流導(dǎo)(C總)與各串聯(lián)的管道(和“功能部件”)流導(dǎo)(Ci)間的關(guān)系：

　　② 有效抽速(Se)的計算：

　　式中：Se----真空機組(或泵)的抽氣速率(L/s)； C總 ----管道的總流導(dǎo)(L/s)。

　　計算表明，在串聯(lián)的管道中，最小流導(dǎo)值(燈管排氣管的流導(dǎo))往往決定了總流導(dǎo)值。即，在泵的抽速SP＞＞C 總時，Se≈C 總 。 換言之，無論選用多大抽速的泵對于被排氣圖1的燈管而言，效果實際上是一樣的。其有效抽速只能無限接近于排氣管的流導(dǎo)(有效抽速受排氣管流導(dǎo)值的限制)。在熒光燈生產(chǎn)中，排氣管內(nèi)的氣流狀態(tài)基本上處于“湍流－粘滯流－過渡流”之間，很少涉入“分子流”。當(dāng)然，考慮到生產(chǎn)中需要盡快地抽除“洗Ar”時的較大氣體負荷以及對付管道和中心盤等“功能部件”的放氣和漏氣，實際上人們選用的抽氣泵的抽速還是遠大于排氣管的流導(dǎo)值的。

2.4、關(guān)于真空系統(tǒng)中的氣源：

　　真空系統(tǒng)中的氣源包括：(1)漏氣；(2)材料放氣；(3)材料蒸發(fā)；(4)滲透、升華的蒸氣和分解出來的氣體；(5)真空泵本身構(gòu)成的氣源(如返擴散和再釋放)。這里，僅就主要的兩項(漏氣和放氣)做一簡介：

①漏氣(Q_Ｌ)：

　　在真空系統(tǒng)中，漏氣是絕對的，不漏氣是相對的。真空界的這一觀點是符合唯物主義辨證法的。我們所指的“漏”是與最大允許漏率的概念聯(lián)系在一起的。“漏氣率”QL 是常數(shù)，應(yīng)盡可能地排除或?qū)⑵湎拗圃谠试S的范圍內(nèi)。 對于動態(tài)真空系統(tǒng)來說，只要真空系統(tǒng)的平衡壓強能達到所要求的真空度，這時既使存在微小漏孔，也可認為系統(tǒng)是“不漏的”。一般QL(漏氣率)控制在系統(tǒng)所容許的總氣量QT 的1/10。

　　這里舉幾個實例，作一說明：

　　a.用于“通訊衛(wèi)星”中電視信號接收后再放大的“行波管”，要求高可靠、長壽命(20 年)、低噪聲。因為，它的管殼是金屬-陶瓷結(jié)構(gòu)的。為此,我們設(shè)計的排氣臺不僅使用了分子泵和離子泵,而且系統(tǒng)全部按超高真空要求設(shè)計【真空系統(tǒng)的漏氣率Q_Ｌ＜5×10^-12 托·升／秒。】(如：選用全金屬超高真空閥門、超高真空法蘭、采用無氧銅密封圈、無氧銅排氣管與不銹鋼排氣口之間亦采用硬密封形式連接等)。該排氣車的極限真空度優(yōu)于5×10^ˉ8Pa(該全金屬真空系統(tǒng).沒有一處有橡膠等有機物)。通常，這種行波管在排氣時還帶著一個小型離子泵。采用“兩次封離”的方法進一步提高管內(nèi)真空度(排氣工序結(jié)束時，行波管和帶著的小型離子泵一起被封離排氣臺；當(dāng)管子“老煉”時，用小型離子泵吸收放出的氣體，“老煉”結(jié)束后再進行第二次封離---將離子泵與行波管封離。因為上天的器件要求重量輕，不好帶著離子泵)。

　　b.彩色顯像管在封離排氣臺后的真空度一般在5×10^-4Pa 上下，蒸散管內(nèi)裝有的吸氣劑、經(jīng)過“老煉”后，管內(nèi)真空度可升至5×10^-6Pa 左右。