Войти
Six inch oil диффузионный насос. 
Масляный диффузионный насос Ulvac в разрезе Диффузионные насосы используют высокоскоростную струю пара для направления молекул газа в горловине насоса вниз в нижнюю часть насоса и из выхлоп. Это были первые вакуумные насосы, работающие в режиме свободномолекулярного потока, где движение молекул газа лучше понимать как диффузию, чем по традиционной гидродинамике. Изобретенный в 1915 году Вольфгангом Геде, он назвал его диффузионным насосом, поскольку его конструкция была основана на открытии того, что газ не может диффундировать против потока пара, но будет уноситься с ним в выхлоп. Однако принцип работы может быть более точно описан как газоструйный насос, поскольку диффузия играет роль и в других высоковакуумных насосах. В современных учебниках диффузионный насос классифицируется как насос с передачей импульса.
Диффузионный насос широко используется как в промышленных, так и в исследовательских целях. В большинстве современных диффузионных насосов в качестве рабочей жидкости используется силиконовое масло или полифениловые эфиры.
В конце 19 века большинство пылесосов создавалось с использованием насоса Шпренгеля, который имел то преимущество, что был очень прост в эксплуатации и позволял создавать достаточно хороший вакуум. дали достаточно времени. Однако по сравнению с более поздними насосами скорость откачки была очень низкой, а давление пара ртути ограничивало предельный вакуум.
Вслед за изобретением молекулярного насоса диффузионный насос был изобретен в 1915 году Вольфгангом Геде и первоначально использовал элементарную ртуть в качестве рабочая жидкость. После изобретения конструкция была быстро коммерциализирована Лейболдом.
. Затем ее усовершенствовали Ирвинг Ленгмюр и У. Кроуфорд. Сесил Реджинальд Берч открыл возможность использования силиконового масла в 1928 году.
Насос для диффузии масла используется для достижения более высокого вакуума (более низкого давления), чем возможно при использовании одних поршневых насосов объемного типа. Хотя его использование в основном связано с диапазоном высокого вакуума (до 10 мбар), сегодня диффузионные насосы могут создавать давление, приближающееся к 10 мбар, при правильном использовании с современными жидкостями и аксессуарами. Особенностями, которые делают диффузионный насос привлекательным для использования с высоким и сверхвысоким вакуумом, являются его высокая скорость откачки всех газов и низкая стоимость на единицу скорости откачки по сравнению с другими типами насосов, используемых в том же диапазоне вакуума. Диффузионные насосы не могут работать напрямую в атмосферу, поэтому механический форвакуумный насос обычно используется для поддержания выходного давления около 0,1 мбар.
Диффузионные насосы, использованные в масс-спектрометрах Calutron во время Манхэттенского проекта, видны в виде черных цилиндров в верхней половине изображения 
Схема масляный диффузионный насос Масляный диффузионный насос работает с маслом с низким давлением паров. Высокоскоростная струя создается за счет кипения жидкости и направления пара через струйный узел. Обратите внимание, что масло на входе в форсунки находится в газообразном состоянии. Внутри сопел поток изменяется от ламинарного до сверхзвукового и молекулярного. Часто несколько форсунок используются последовательно для усиления перекачивающего действия. Снаружи диффузионный насос охлаждается с помощью воздушного потока, водяных линий или рубашки, заполненной водой. Когда паровая струя попадает на внешнюю охлаждаемую оболочку диффузионного насоса, рабочая жидкость конденсируется, возвращается и направляется обратно в котел. Перекачиваемые газы продолжают поступать к основанию насоса под повышенным давлением, выходя через выпускное отверстие диффузионного насоса, где они сжимаются до давления окружающей среды вторичным механическим форвакуумным насосом и выпускаются.
В отличие от турбомолекулярных насосов и крионасосов, диффузионные насосы не имеют движущихся частей и, как следствие, довольно прочны и надежны. Они могут работать в диапазонах давления от 10 до 10 мбар. Они управляются только конвекцией и поэтому имеют очень низкую энергоэффективность.
Одним из основных недостатков диффузионных насосов является тенденция обратного потока масла в вакуумную камеру. Это масло может загрязнять поверхности внутри камеры или при контакте с горячими нитями, или электрические разряды могут привести к образованию углеродистых или кремнистых отложений. Из-за обратного потока масляные диффузионные насосы не подходят для использования с высокочувствительным аналитическим оборудованием или другими приложениями, которые требуют чрезвычайно чистой вакуумной среды, но ртутные диффузионные насосы могут быть в случае камер сверхвысокого вакуума, используемых для осаждения металлов. Часто холодные ловушки и перегородки используются для минимизации обратного потока, хотя это приводит к некоторой потере скорости откачки.
Масло диффузионного насоса не должно попадать в атмосферу, когда оно горячее. Если это произойдет, масло окислится и его необходимо заменить, в случае пожара дым и остатки могут загрязнить другие части системы.
Наименее дорогие масла для диффузионных насосов основаны на углеводородах, которые были очищены двойной дистилляцией. По сравнению с другими жидкостями они имеют более высокое давление пара, поэтому обычно ограничиваются давлением 1 x 10 Торр. Они также с большей вероятностью воспламеняются или взрываются при воздействии окислителей.
Наиболее распространенными силиконовыми маслами, используемыми в диффузионных насосах, являются трисилоксаны, которые содержат химическую группу Si-O-Si-O-Si, к которой относятся различные фенильные группы или метильные группы присоединены. Они доступны как так называемые смеси 702 и 703, которые ранее производились Dow Corning. Их можно дополнительно разделить на масла 704 и 705, которые состоят из изомеров тетрафенилтетраметилтрисилоксана и пентафенилтриметилтрисилоксана соответственно.
Для перекачивания реакционноспособных частиц обычно используется полифениловый эфир на основе масло используется. Эти масла являются наиболее химически стойкими и термостойкими маслами для диффузионных насосов.
График зависимости скорости откачки от давления для диффузионного насоса. 
Ранний ленгмюровский ртутный диффузионный насос (вертикальный столбец) и его подпорный насос (на заднем плане), около 1920 г. диффузионный насос широко использовался в производстве электронных ламп, ключевой технологии, которая доминировала в радио и электронной промышленности на протяжении 50 лет. Паровой эжектор - популярная форма насоса для вакуумной перегонки и сублимационная сушка. Струя пара увлекает пар, который необходимо удалить из вакуумной камеры. Паровые эжекторы могут иметь одну или несколько ступеней, с конденсаторами и без них между ступенями. Хотя и паровые эжекторы, и диффузионные насосы используют струи пара для захвата газа, они работают по принципиально другим принципам: паровые эжекторы полагаются на вязкий поток и перемешивание для перекачивания газа, тогда как диффузионные насосы используют молекулярную диффузию. Это имеет несколько последствий. В диффузионных насосах давление на входе может быть намного ниже, чем статическое давление струи, тогда как в паровых эжекторах два давления примерно одинаковы. Кроме того, диффузионные насосы могут работать с гораздо более высокими степенями сжатия и не могут выпускать непосредственно в атмосферу.
Hablanian, MH (1994) [1983]. Диффузионные насосы: производительность и работа. Серия монографий АВС (2-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Американское вакуумное общество. ISBN 1-56396-384-1.
