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伯东企业（上海）有限公司
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阅读：27发布时间：2025-3-22
分子泵压缩比
压缩比通常是指泵的排气压力与进气压力之比值。对于涡轮分子泵来说，压缩比是指在分子泵排气口和进气口压力之比。压缩比的高低取决于几个因素，最重要的因素是气体的类型和涡轮分子泵的设计。压缩比越高，在分子泵进气口得到的最终压力就越低，也就是分子泵的极限压力越低。
图 1：涡轮分子泵的横截面
影响压缩比高低因素一：气体类型
涡轮分子泵的抽气原理是基于以下原则，即从高真空侧流动到前真空侧的气体分子多于从前真空侧流动到高真空侧的气体分子。这是通过转子叶片快速旋转对气体分子进行加速来实现的。气体越轻，其分子运动的速度就越快（见表 1）。
气体类型 | 摩尔质量 g/mol | 平均速度 | 马赫数 |
H2 | 2 | 1,762 | 5.3 |
He | 4 | 1,246 | 3.7 |
H2O | 18 | 587 | 1.8 |
N2 | 28 | 471 | 1.4 |
空气 | 29 | 463 | 1.4 |
Ar | 40 | 394 | 1.2 |
CO2 | 44 | 376 | 1.1 |
表 1：不同气体的摩尔质量和平均速度
对于较轻的气体分子，其向高真空侧的回流速度因此高于较重的气体分子。由于存在较轻的气体分子，因此高真空侧存在更多的气体粒子，这里的压力会相对较高，而压缩比因此较低（见图 2）。
图 2：气体类型和压缩比的相关性
影响压缩比高低因素二：分子泵内部设计
Pfeiffer 涡轮分子泵 HiPace 系列内置 Holweck 泵级，与 Gaede 级、Siegbahn 级对比，Holweck 泵级能够更高效地把非常轻的气体抽入更高压力区，例如图 3 中的氦气。突出的是 Holweck 级的压缩比。
图 3：使用不同抽气原理的氦气压缩对比
综上所述，具有高压缩比的涡轮分子泵比低压缩比的涡轮分子泵更能获得相对较低的极限压力。
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