到目前為止，擴(kuò)散泵在國(guó)內(nèi)的發(fā)展水平，可以從以下幾個(gè)方面描述。

擴(kuò)散泵結(jié)構(gòu)和工作液的現(xiàn)狀
（1）從泵的結(jié)構(gòu)材料看，主要有玻璃擴(kuò)散泵和金屬擴(kuò)散泵。金屬擴(kuò)散泵的泵體多采用碳鋼，泵芯采用鋁。近些年，有些廠家的泵體和泵芯都采用放氣量微小的不銹鋼。

（2）泵體結(jié)構(gòu)主要有直腔和凸腔兩種。凸腔的油擴(kuò)散泵，是在泵的進(jìn)氣口法蘭不變和不過(guò)分增大泵的外形尺寸條件下，在法蘭下部突出地?cái)U(kuò)大泵腔的斷面，其抽氣速率可增大20%～40%。

（3）泵芯結(jié)構(gòu)根據(jù)噴嘴的級(jí)數(shù)，主要有三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)。其中噴射級(jí)噴嘴有圓筒形、漸擴(kuò)形、漸縮形或拉瓦爾形，根據(jù)設(shè)計(jì)者對(duì)擴(kuò)散泵性能的要求選定。

（4）擴(kuò)散泵的冷卻方式可有水冷和風(fēng)冷兩類，水冷還有水冷套和水冷管兩種。

（5）擴(kuò)散泵的型號(hào)主要有：普通直腔擴(kuò)散泵（K型）、凸腔擴(kuò)散泵（KT型）、矮形擴(kuò)散泵（KA型）、寬區(qū)域擴(kuò)散泵（KC型）、低返油擴(kuò)散泵（KD型）、凸腔低返油率擴(kuò)散泵（KTD型）。低返油擴(kuò)散泵采用一些降低返油率的結(jié)構(gòu)或措施，如在第一級(jí)噴嘴上裝擋油帽、在泵內(nèi)壁上裝擋油環(huán)、在泵口裝設(shè)小型制冷劑冷卻或液氮冷卻的冷阱等等。裝冷阱的擴(kuò)散泵比較徹底地克服了泵的返油而獲得低于10-8Pa的清潔超高真空。因此，油擴(kuò)散泵在清潔超高真空的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)中又取得重要的地位。

（6）擴(kuò)散泵的加熱器仍然以外加熱為主。外加熱器有普通電爐加熱和加熱管加熱；受技術(shù)可靠性限制，內(nèi)加熱器沒(méi)有發(fā)展起來(lái)。因此，擴(kuò)散泵的節(jié)能問(wèn)題沒(méi)有解決。

（7）擴(kuò)散泵的工作液主要有油和汞兩類。目前幾乎全部采用飽和蒸氣壓很低、熱穩(wěn)定性好的油作為擴(kuò)散泵的工作液，國(guó)內(nèi)主要采用KS-3號(hào)擴(kuò)散泵油；為提高泵的極限真空度，部分產(chǎn)品采用硅油；聚苯醚也可以作為泵的工作液，但是因?yàn)橛卸?，已?jīng)被淘汰了。以汞作為工作液，在普通工業(yè)應(yīng)用中已經(jīng)極為少見(jiàn)，但對(duì)一些特殊場(chǎng)合仍有價(jià)值，例如在國(guó)際高熱原子能反應(yīng)堆（ITER，International Thermonuclear Experimental Reactor）的二期建設(shè)和核聚變發(fā)電廠（DEMO，demonstration power plant）的規(guī)劃中，就在論證采用汞擴(kuò)散泵抽除核聚變中的氚。

（8）擴(kuò)散泵的自動(dòng)控制水平還比較低。

擴(kuò)散泵理論的發(fā)展現(xiàn)狀
        擴(kuò)散泵的早期抽氣理論是亞開(kāi)爾理論，此后沒(méi)有明顯突破。只是清晰地認(rèn)識(shí)到：

（1）油擴(kuò)散泵的最大理論抽氣速率是入口處氣自由子積入射率，即

式中：S—抽氣速率（m3/s）；R=8.314（J/（mol·K））—氣體常數(shù)；T—氣體溫度（K）；M—氣體摩爾質(zhì)量（kg/mol）；A—抽氣面積（m2）。對(duì)于20℃空氣，上式可以簡(jiǎn)化為

S=11.6A（L/s）

（2）擴(kuò)散泵抽氣速率與被抽氣體種類有關(guān)。一般情況對(duì)氫、氦等小分子氣體抽速低，對(duì)氮?dú)?、氧氣抽速較高。

（3）擴(kuò)散泵的蒸汽射流是抽除氣體的動(dòng)力，蒸汽射流的結(jié)構(gòu)形狀和流動(dòng)屬性決定著泵的抽氣能力。影響蒸汽射流屬性的結(jié)構(gòu)和工藝因素、描述蒸汽射流屬性的方法和測(cè)試技術(shù)等，還在研究中。

擴(kuò)散泵性能的發(fā)展現(xiàn)狀
        極限壓力6.7×10-5Pa；抽氣范圍6.7×10-5~1.3×10-1Pa；最大反壓力54Pa；返油率為2.8×10-4mg/（cm2min）；啟動(dòng)加熱時(shí)間20min。

擴(kuò)散泵設(shè)計(jì)理論的發(fā)展現(xiàn)狀
        目前，擴(kuò)散泵的設(shè)計(jì)計(jì)算很不成熟，還無(wú)法通過(guò)計(jì)算公式完成擴(kuò)散泵的設(shè)計(jì)。只能通過(guò)擴(kuò)散泵工質(zhì)循環(huán)過(guò)程動(dòng)力學(xué)分析、被抽氣體傳輸及壓縮過(guò)程的連續(xù)性分析，給出定性描述。用積累經(jīng)驗(yàn)的辦法設(shè)計(jì)擴(kuò)散泵仍是主要的設(shè)計(jì)方法。公式計(jì)算方法，目前還只是參考。
 
本文發(fā)表于《真空》雜志2019年第5期
原文標(biāo)題：擴(kuò)散泵的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
本文作者：張志軍，張世偉，韓進(jìn)，徐成海
作者單位：東北大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院