4.6.3. Скорость откачки криогенного насоса

где М0 —молекулярная масса; р — давление откачиваемого газа; Т — температура газа; Тк — температура криогенной поверхности; рк— равновесное давление пара (газа), соответствующее температуре Тк; γ — коэффициент прилипания (конденсации) откачиваемого газа на криогенной поверхности.

Таким образом, скорость откачки насоса с криогенной поверхностью Ак выражается следующим образом:

Представляя предельное давление в виде

можно написать

Для р >>р∞ получим

Коэффициент у всегда меньше единицы, однако его величина приближается к единице тем больше, чем ниже температуры Т и Тк и чем ближе они к температуре конденсации откачиваемого газа.

Например, при Т = 77 К и Тк = 10 К для газов N2, СO2, Аr и O2 γ= 1; при Тк = 20 К для газов N2, СО и Аг 0,8≤γ≤0,9, а для O2 γ≈1. Для Н2 при 2,6≤γ≤3,8 К γ находится в интервале 0,3—0,5, а при Т→300 К у увеличивается до ~ 0,6—0,8. Кривые фиг. 4.87 показывают примерную зависимость γ от Тк для N2 при нескольких температурах.

В табл. 4.12 приведены данные по коэффициенту γ для различных газов и температур. Обычно считается, что температура откачиваемого газа Т находится в диапазоне между Тк и 300 К или между Тк и 77 К в зависимости от характеристик откачивающей системы (криогенной поверхности и рода охладителя)

На фиг. 4.88 представлена удельная скорость откачки (в расчете на 1 см2 криогенной поверхности) азота при температурах жидкого водорода (фиг. 4.88, а) и водорода при температурах жидкого гелия (фиг. 4.88,6) в зависимости от температуры Тк для разных давлений р. Таким образом, эти кривые графически выражают уравнение (4.75а), в котором принято Т = 293 К, γ = 1 и Ак = 1 см2, а рк соответствует заданной величине Тк.

На фиг. 4.89 приведены характеристики откачки азота и аргона криогенным насосом с поверхностью 2000 см2, охлаждаемой до температуры 15 К жидким водородом. Скорость откачки для азота больше, чем для аргона; эти скорости возрастают с повышением давления. Скорость откачки водяного пара в таких условиях достигает величины 105л•с-1.