为什么扩散泵不在大气压下使用？主要限制解释

扩散泵是一种真空泵，通过使用高速蒸汽射流将气体分子引导出腔室，从而产生真空。然而，它无法在大气压下有效运行，因为它依赖于预先存在的真空来运行。在大气压下，气体分子的密度太高，蒸汽射流无法有效引导它们，从而导致泵效率低下。此外，泵的工作流体会暴露于大气中的氧气，导致流体氧化和降解。因此，扩散泵需要前级泵将压力降低到可以有效运行的水平，通常在 10^-2 至 10^-3 Torr 范围内。

要点解释：

扩散泵的工作原理:
- 扩散泵使用高速蒸汽喷射（通常是油或汞）将气体分子引导出真空室。
- 该过程依赖于从蒸气射流到气体分子的动量传递，这需要足够低的气体分子密度才能有效。
大气压下的限制:
- 在大气压（760托）下，气体分子的密度极高。
- 蒸气射流无法有效引导如此大量的分子，导致泵效率低下。
- 气体分子的高密度还会导致蒸汽射流分散，进一步降低泵的效率。
氧化和降解的风险:
- 扩散泵中的工作流体（通常是油或汞）对氧化很敏感。
- 在大气压下，流体会暴露于氧气，导致流体氧化和降解。
- 这不仅会降低泵的效率，而且还需要经常维护和更换流体。
需要前级泵:
- 为了有效运行，扩散泵需要预先存在的真空，通常在 10^-2 至 10^-3 Torr 范围内。
- 该初始真空是使用前级泵（例如旋片泵或隔膜泵）产生的。
- 前级泵将压力降低到扩散泵可以接管并实现更高真空水平的水平。
典型应用:
- 扩散泵通常用于需要高真空度的应用，例如半导体制造、真空镀膜和科学研究。
- 这些应用通常涉及需要远低于大气压的压力的过程，因此扩散泵非常适合此类环境。
用于大气压的替代泵:
- 对于需要在大气压或接近大气压下运行的应用，其他类型的泵（例如旋片泵、隔膜泵或涡旋泵）更合适。
- 这些泵设计用于处理大气压下的高密度气体分子，并且不依赖蒸汽喷射进行操作。

总之，扩散泵不在大气压下使用，因为其工作原理依赖于预先存在的真空才能有效运行。大气压下气体分子的高密度会使泵效率低下，并且暴露于氧气会降低工作流体的性能。因此，扩散泵总是与前级泵结合使用，以达到必要的初始真空水平。

汇总表：

要点	解释
工作原理	使用高速蒸气射流引导气体分子，要求气体密度低。
大气压下的限制	高气体密度使蒸气喷射无效并引起散射。
氧化风险	工作流体（油/汞）暴露于氧气时会降解。
需要前级泵	需要预先存在的真空（10^-2 至 10^-3 Torr）才能有效运行。
典型应用	用于半导体制造、真空镀膜、科学研究等。
替代泵	旋片泵、隔膜泵或涡旋泵更适合大气压力。