📚 课程目录第3章真空获得设备详解

真空获得设备详解：机械泵、罗茨泵、扩散泵、分子泵

镀膜这行，说白了就是跟真空谈恋爱。你抽不干净，膜就长不好。我见过太多新入行的朋友，一上来就盯着工艺参数调来调去，结果膜层发雾、附着力差——根源往往是真空没到位。

今天咱们把四种核心的真空泵掰开揉碎讲清楚。机械泵、罗茨泵、扩散泵、分子泵，它们各自什么脾气，怎么搭配，怎么选型。嗯，这部分是基本功，但也是很多人容易踩坑的地方。

核心认知：没有一种泵能包打天下。从大气压到高真空，需要组合拳。机械泵负责“开荒”，分子泵或扩散泵负责“精耕”。

机械泵，也叫前级泵。它的任务是从大气压开始抽，一直抽到十几帕甚至几帕。没有它，后面的泵根本没法工作。

工作原理其实不复杂。转子在泵腔内偏心旋转，把气体从进气口吸入，压缩后从排气口排出。油封式机械泵用油来密封间隙和润滑，干式泵则靠特殊涂层或间隙设计。

我个人习惯把机械泵分成两类：

我的经验：选机械泵时，抽速要够大。一般按腔体体积的 2-3 倍选。比如 100L 的腔体，选抽速 200-300 L/min 的泵。太小了，抽空时间长得让人抓狂。

罗茨泵，也叫机械增压泵。它不能单独从大气开始抽，必须串联在机械泵后面。

它的转子像两个“8”字形，反向旋转，不接触。气体被“推”着走，而不是被压缩。所以它抽速大，但压缩比有限。

你想想看，罗茨泵的工作压力范围一般在 10³ Pa 到 10⁻¹ Pa 之间。在这个区间，它的抽速是机械泵的 5-10 倍。

我记得有个项目，客户镀膜周期长，要求快速从低真空过渡到高真空。我给他们配了罗茨泵，抽空时间直接缩短了 40%。

注意：罗茨泵不能直接排大气。启动时，必须等前级泵把压力抽到 1000 Pa 以下再开罗茨泵，否则会过载烧电机。我曾经见过有人忘了这个顺序，结果泵直接冒烟了。

扩散泵，老一辈工程师的“老朋友”。它用高速油蒸汽射流把气体分子“撞”到泵壁，然后被前级泵带走。

它的优点是结构简单、抽速大、成本低。极限真空度能做到 10⁻⁴ 到 10⁻⁵ Pa。

但缺点也很明显：

说实话，现在新设备很少用扩散泵了。但在一些老式镀膜机或大抽速需求的场合，它还在服役。我建议，如果你维护的是老设备，扩散泵的换油周期一定要盯紧，油一脏，真空度立马掉下来。

分子泵，现在镀膜行业的主流选择。它靠高速旋转的叶片（转速 20000-90000 rpm）把气体分子“打”出去。

它的优点太明显了：

但分子泵也有脾气：

选型建议：做光学镀膜，我强烈推荐分子泵。虽然贵，但省心。扩散泵省下的钱，最后可能都花在清洗基片和换油上了。

这两个参数，是选泵的“硬指标”。我简单解释一下：

但有个坑：抽速不是恒定的。它随压力变化。比如机械泵，在 1000 Pa 时抽速最大，到 1 Pa 时可能只剩 1/3。选型时一定要看抽速曲线，不能只看标称值。

我记得有一次，一个客户买了台分子泵，标称抽速 1000 L/s，结果装上去抽空时间比预期长了一倍。后来一查，前级泵抽速太小，分子泵根本跑不到额定抽速。这就是典型的“木桶效应”。

实际镀膜机里，泵都是组合使用的。我列几种常见搭配：

组合	适用场景	极限真空度	特点
机械泵 + 扩散泵	老式镀膜机、大抽速需求	10⁻⁴ ~ 10⁻⁵ Pa	成本低，有油污染
机械泵 + 罗茨泵 + 扩散泵	大腔体、需要快速抽空	10⁻⁴ ~ 10⁻⁵ Pa	抽速大，结构复杂
干式泵 + 分子泵	光学镀膜、半导体、清洁工艺	10⁻⁶ ~ 10⁻⁸ Pa	无油，清洁，成本高
机械泵 + 分子泵	中小型镀膜机、实验室	10⁻⁵ ~ 10⁻⁷ Pa	性价比高，注意前级匹配

我的习惯：选泵组时，先定高真空泵（分子泵或扩散泵），再反推前级泵。前级泵的抽速要能保证高真空泵的出口压力始终低于其允许的最大前级压力。这个匹配关系，很多新手会忽略。

做这行十几年，有些坑我替你们踩过了：