安捷倫真空:磁場環(huán)境對分子泵運行的影響
許多設備在工作時都會產(chǎn)生磁場,比如,家用電冰箱的磁場強度約有10高斯(1mT),MRI (核磁共振)的磁場強度甚至會高達 3T;盡管可以采取屏蔽等措施,仍然可能會有外漏的雜散磁場,對工作在附近的分子泵產(chǎn)生不好的影響。
磁場對渦輪分子泵的可能影響當渦輪分子泵的轉(zhuǎn)子在磁場中旋轉(zhuǎn)時,會產(chǎn)生渦流。這些電流傾向于阻礙轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),并導致電機的功率增大。由于泵轉(zhuǎn)子不與定子接觸,渦流產(chǎn)生的熱量和額外的功率主要通過輻射消散。因此,轉(zhuǎn)子可能會過熱,即使泵體及其它靜止的部件仍然是冷的。為了確認磁場對分子泵工作的影響,德國卡爾斯魯厄理工學院(KIT)設計并執(zhí)行了下面的測試:
測試條件和裝置被測分子泵的型號為 TwisTorr304 FS CFF6,使用一對亥姆霍茲線圈(直徑 120 厘米)來產(chǎn)生包圍整個泵的均勻磁場。
被測分子泵由一臺渦旋干泵作為前級,分子泵的進氣口壓力抽至 1E-3 mbar 以下(該壓力以下,熱對流幾乎為零,分子泵轉(zhuǎn)子的熱量僅可以通過輻射傳遞出去很小的一部分)。
使用 20℃ 的冷卻水對分子泵持續(xù)進行冷卻;分子泵的控制器會自動調(diào)整電機電流,保持轉(zhuǎn)子以恒定轉(zhuǎn)速運行。
使用安裝于分子泵口的紅外溫度計測量被測試分子泵的轉(zhuǎn)子溫度。使用連接到分子泵外殼的 PT100 熱電阻測量定子的溫度。
測試過程試驗期間,渦輪泵以滿轉(zhuǎn)速持續(xù)運行。初始的磁場設置為 1mT ,泵在該磁場下運行 12 個小時以穩(wěn)定轉(zhuǎn)子溫度;然后關(guān)閉磁場,再運行 12 個小時以使轉(zhuǎn)子降溫;然后再分別把磁場設置為 2mT,按照前面的步驟繼續(xù)進行測試,直至磁場增加到 7mT 。
測試結(jié)果如上圖所示,當磁場逐步增加后,被測分子泵轉(zhuǎn)子的平衡溫度也隨之上升,當磁場強度為 7mT 時,平衡溫度上升到 100 攝氏度左右(安捷倫分子泵的最大允許溫度為 120 度)。
另外,KIT 使用該測試平臺測試了另一臺其它品牌的分子泵,一系列的對比測試表明,安捷倫分子泵在相同的磁場條件下轉(zhuǎn)子的平衡溫度明顯較低( 5mT 時,低大約40度)。
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