【康沃真空網(wǎng)】當壓力超過10-5Pa之后就進入到了超高真空應用領域。這個時候，多數(shù)真空泵的抽氣作用已經(jīng)停止或者抽速很低。那這個時候用來實現(xiàn)超高真空的真空泵都有哪些呢，一起來簡單了解下。
機 械 泵
機械泵的主要作用是為渦輪分子泵的啟動提供必要的前級真空。常用的機械泵主要包括渦旋干泵、隔膜泵和油密封機械泵。
隔膜泵抽速較低，但是體積小，一般用于小型的分子泵組。
油密封機械泵是過去用得最多的機械泵，特點是抽速大、極限真空好，缺點是普遍存在返油的情況，在超高真空系統(tǒng)中使用一般需要配備電磁閥（用于防止意外斷電造成返油）和分子篩（吸附作用）。
近年來用得較多的是渦旋干泵，優(yōu)點是使用相對簡單，不會返油，但是抽速和極限真空要略差于油密封機械泵。
機械泵是實驗室噪音和振動的重要來源，選用低噪音的泵并盡可能將其放置于設備間是較好的辦法，但是由于工作距離限制，后者通常不容易實現(xiàn)。
渦 輪 分 子 泵
渦輪分子泵是依靠高速旋轉的葉片（通常在每分鐘1000轉左右）來實現(xiàn)氣體的定向流動，泵的排氣壓力與進氣壓力之比稱為壓縮比。壓縮比與泵的級數(shù)、轉速和氣體的種類有關，一般分子量大的氣體壓縮比較高。對氮的壓縮比為108～109；對氫為102～104。渦輪分子泵的極限真空一般認為在10-9-10-10mbar。近年來隨著分子泵技術的不斷進步，極限真空有進一步提升。
由于渦輪分子泵的優(yōu)勢在分子流狀態(tài)（氣體分子的平均自由程遠大于導管截面最大尺寸的流態(tài)）下才能體現(xiàn)，因此要求配有工作壓力為1～10-2Pa的前級真空泵。由于葉片高速旋轉，如遭遇異物、抖動、撞擊、共振或氣體沖擊，會造成分子泵的損傷或損壞。對初學者來說，最常見的損傷原因是操作失誤造成的氣體沖擊。機械泵引發(fā)共振也會導致分子泵的損壞。這種情況雖然比較少見，但因為較為隱蔽，不易發(fā)現(xiàn)，需要特別注意。
濺 射 離 子 泵
濺射離子泵的工作原理是利用潘寧放電產(chǎn)生的離子轟擊陰極的鈦板形成新鮮鈦膜，從而吸附活性氣體，對惰性氣體也有一定的掩埋效果。
濺射離子泵的優(yōu)點是極限真空好、無振動、無噪音、無污染、工藝成熟穩(wěn)定、無需維護，在同等抽速下（惰性氣體除外），其成本遠低于分子泵，因此在超高真空系統(tǒng)中運用極其廣泛。通常濺射離子泵的正常工作周期都在10年以上。
離子泵一般需要在10-7mbar以上才能正常工作（在更差的真空下工作會顯著降低其壽命），因此需要分子泵組為其提供較好的前級真空。常見做法是在主腔使用離子泵+TSP，在進樣腔配備小型分子泵組，烘烤時打開連接的插板閥，由小型分子泵組提供前級真空，完成烘烤后關閉插板閥，由離子泵配合TSP實現(xiàn)超高真空。
需要注意的是，離子泵對惰性氣體吸附能力較差，最大抽速和分子泵也有一定差距，因此，對放氣量大或惰性氣體較多的情況，需要使用分子泵組。另外，離子泵工作過程中會產(chǎn)生電磁場，對于特別敏感的系統(tǒng)可能存在干擾。
鈦 升 華 泵
鈦升華泵的工作原理是依靠金屬鈦的蒸發(fā)在腔壁上形成鈦膜進行化學吸附。鈦升華泵的優(yōu)點是結構簡單、成本低、易維護、無輻射、無振動噪音。
鈦升華泵通常由3根鈦燈絲（以防燒斷）組成，和分子泵或離子泵組合使用，能夠起到很好的除氫效果，是10-9-10-11mbar區(qū)間最重要的真空泵，在大部分對真空度有較高要求的超高真空腔體中都有配備。
鈦升華泵的缺點是需要定期進行鈦的濺射，濺射期間（數(shù)分鐘內）真空會變差約1-2個數(shù)量級，因此某些有特定需求的腔體，需要使用NEG。另外，對于鈦敏感的樣品/器件，應注意避開鈦升華泵的位置。
低 溫 泵
低溫泵主要是靠低溫物理吸附來獲得真空，優(yōu)點是抽速大、無污染、極限真空高。影響低溫泵抽速的主要因素是溫度和泵的表面積。在大型的分子束外延系統(tǒng)中，由于對極限真空的要求較高，低溫泵有廣泛的運用。
低溫泵的缺點是液氮消耗量大，運行成本高。帶有循環(huán)制冷機的系統(tǒng)可以不消耗液氮，但是會帶來相應的能耗、振動和噪音等問題。因此，低溫泵在常規(guī)實驗室設備中較少使用。
吸氣劑泵（NEG）
吸氣劑泵是近年來使用較多的一種真空泵，其優(yōu)點是完全采用化學吸附，不產(chǎn)生蒸鍍和電磁污染，往往配合分子泵使用，取代鈦升華泵和濺射離子泵的位置，缺點是成本較高，再生次數(shù)有限，通常用于對真空穩(wěn)定性要求較高或對電磁場高度敏感的系統(tǒng)。
另外，由于吸氣劑泵除初始激活外無需額外電源接入，也經(jīng)常在大型系統(tǒng)中作為增大抽速、提高真空度的輔助泵使用，可以有效簡化系統(tǒng)。
