§ 4.5.2. Вторая схема молекулярной откачки

Вторая схема молекулярной откачки (рис. 4.24, а) использует для удаления газов зависимость проводимости наклонного канала, Движущегося перпендикулярно газовому потоку со скоростью v_p от направления течения газа. Для упрощения задачи примем, что пластину с наклонным каналом с обеих сторон бомбардируют нормально по отношению к поверхности пластины потоки молекул газа.

Где U₁₂ и U₂₁ – проводимости канала для потоков q₁ и q₂. Остановив пластину и сложив вектор относительной скорости молекул t'p с векторами тепловых скоростей молекул ир, получим измененное направление движения молекул (рис. 4.24,6). Поток <7i при tga=y_ap/u_P входит по оси канала, а поток q₂— перпендикулярно оси. Это приводит к тому, что проводимости канала для потоков q_x и q₂ различны. Приближенно можно принять, что для потока <7i канал имеет форму трубы, а для потока q₂— форму трубы с поворотом на 90°.

Для установившегося режима течения газа

где U_\2 и U₂₁— проводимости канала для потоков q₁ и q₂ соответственно. Значение указанных проводимостей можно определить пользуясь справочными данными о проводимостях прямых труб и труб с коленом или непосредственным математическим моделированием данной задачи методом Монте-Карло. На рис. 4.25 в безразмерной форме приведены результаты определения вероятности прохождения канала молекулами газа, полученные математическим моделированием для каналов с соотношением сторон ajb=\. Из (4.29) следует выражение для быстроты действия  

Зависимость быстроты действия насоса от коэффициента компрессии аналогична такой же зависимости для первой схемы. Максимальная быстрота действия при p₂/p₁ = 1 составляет

Здесь Р₁₂ и Р₂₁ — вероятности перехода молекул через канал в прямом и обратном направлениях, пропорциональные соответствующим проводимостям.

Наибольший коэффициент компрессии наблюдается при S_н = 0. Если р₁=Р_пр, а р₂ = Р_в, то из (4.29) R_mах = Р_в/p_пр=U₂₁/U₁₂=P₁₂/P₂₁.

Величина Р_в/р_пр для одной ступени невелика (обычно 2...4), поэтому данная схема более удобна для получения больших быстрот действия. Повышение коэффициента компрессии достигается последовательным соединением нескольких ступеней откачки.

Быстрота откачки насоса слабо зависит от молекулярной массы (рис. 4.26), особенно в рабочих режимах. Зависимость K_max и S_mах от размера канала а показана на рис. 4.27.