在近20～ 30年來(lái)的高真空系統(tǒng)中,由高真空油擴(kuò)散泵和作為前級(jí)泵的油封式機(jī)械泵組成的排氣系統(tǒng),在各工業(yè)部門得到了普遍的應(yīng)用。在這樣的真空系統(tǒng)中不可避免的要發(fā)生油蒸汽的返流、使真空容器遭到污染,而且在真空容器中進(jìn)行作業(yè)所用的工藝氣體會(huì)在油中溶解,工藝過(guò)程反應(yīng)生成的顆粒狀副產(chǎn)物也會(huì)在油中積聚,使油本身變質(zhì)劣化。近來(lái),主要是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出的要求,作為高真空泵不要有油蒸汽存在,無(wú)油的渦輪分子泵,復(fù)合分子泵得到廣泛的應(yīng)用。但是,與這些泵組合的前級(jí)泵仍然還是原來(lái)的油封式機(jī)械泵并在繼續(xù)使用。還沒(méi)有真正解決真空系統(tǒng)的無(wú)油污染的技術(shù)難題。因此迫使人們不得不在改進(jìn)油封式機(jī)械泵上下功夫。有的將泵油改成PFPE油,加上過(guò)濾裝置等,雖然解決了一些問(wèn)題,然而大大增加了維修費(fèi)用和時(shí)間,據(jù)有的資料介紹,改用PFPE合成油類和增加過(guò)濾元件等措施在LTO工藝上應(yīng)用,每月需6000美元, 6個(gè)月就要換泵。使得人們不得不再去研制新型的前級(jí)無(wú)油泵了。1984年以前研制過(guò)一些實(shí)驗(yàn)室和專門用途的干式泵。但價(jià)格昂貴,運(yùn)行間隙過(guò)小很難在商業(yè)上推廣應(yīng)用。

   在1984年日本首先研制了工業(yè)上實(shí)用的干式泵,將羅茨泵進(jìn)行六級(jí)串聯(lián)。以后又出現(xiàn)羅茨和爪型轉(zhuǎn)子組合起來(lái)的無(wú)油泵,總之相繼出現(xiàn)了多種型式的干式泵,主要是為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)使用的。而且技術(shù)先進(jìn)的真空企業(yè)也都有不同產(chǎn)品出售。干式真空泵的定義干式真空泵很早就出現(xiàn)了,但沒(méi)有明確的定義。就代替油封式機(jī)械泵來(lái)說(shuō),一般通用的說(shuō)法是: 能在大氣壓到10-2 Pa的壓力范圍內(nèi)工作; 在泵的抽氣流道(如泵腔)中,不能使用任何油類和液體、排氣口與大氣相通,能連續(xù)向大氣中排氣的泵,即稱為干式真空泵(也稱為無(wú)油真空泵)。對(duì)半導(dǎo)體工藝來(lái)說(shuō),灰塵和顆粒物沉積在基片上所造成的灰塵污染和油的返流污染的危害是同樣的,因此要找出一種辦法來(lái)防止灰塵落到所要研究的表面上,以提高產(chǎn)品的質(zhì)量。微細(xì)顆粒物在空氣中的運(yùn)動(dòng)是很復(fù)雜的,一般受如下因素的影響。如空氣的速度, 溫度梯度。分子間的碰撞。顆粒物與器壁的相互作用,靜電。如果氣體密度很大,可產(chǎn)生氣動(dòng)力,這個(gè)力能使粘附在內(nèi)表面上的沉積物碰撞出來(lái)?；覊m和固體顆粒物就會(huì)被這股氣流攜帶運(yùn)動(dòng)起來(lái),當(dāng)對(duì)容器粗抽向大氣中排氣時(shí),這種現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓力降到幾個(gè)百帕量級(jí)時(shí),灰塵和顆粒物幾乎就不會(huì)漂移了。因此在抽空時(shí)要小心控制氣流的速度。即降低粗抽時(shí)的抽速, 當(dāng)壓力下降到40～ 50h Pa時(shí),使泵的入口全部打開(kāi)抽氣,如分子牽引泵和無(wú)油膜片泵機(jī)組就能實(shí)現(xiàn)這一要求,如圖20所示。在高壓下,抽速低實(shí)現(xiàn)平靜的抽氣。當(dāng)分子牽引泵運(yùn)行時(shí),壓力低于10-1h Pa 還能提供最佳的抽速。從所周知,任何真空泵的壓縮比都與其間隙的大小和壓縮的級(jí)數(shù)有關(guān)。間隙越小,級(jí)數(shù)越多,泵的影響也不同。使用容積泵抽H2 時(shí),使用氣鎮(zhèn),充入干燥的N2 或空氣使被抽的混合氣體的粘滯性增加了,使干泵的高壓段和壓縮N2 氣就一樣了,這樣一來(lái),泵抽H2的抽速就可能和抽N2 或抽空氣的抽速一樣了。用多級(jí)無(wú)油泵抽H2 而無(wú)氣鎮(zhèn)時(shí),其抽速比SH2 /SN2= 30%～ 35% ,而有氣鎮(zhèn)時(shí)SH2 /SN2= 95%～ 100%。

  無(wú)油泵運(yùn)轉(zhuǎn)成本隨地區(qū)不同差別很大,要充入干燥N2 氣供氣鎮(zhèn)之用,以抽除腐蝕性氣體,可凝性氣體等,若充N2 量為25L /s,一天工作20h,全年工作200天的系統(tǒng)一年要消耗9500kg 的N2 氣,就價(jià)格來(lái)說(shuō),不比油封式機(jī)械泵使用PFPE油貴。據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo),日本的某真空企業(yè)為滿足環(huán)境保護(hù)的要求,準(zhǔn)備在2000年取得ISO14001的認(rèn)證,由此可見(jiàn),無(wú)油泵對(duì)環(huán)保是有重要作用的。今后對(duì)各種無(wú)油泵的不斷改進(jìn),找出各自“最佳的適用范圍,很可能21世紀(jì)內(nèi),與真空技術(shù)有關(guān)的大部分真空泵將是無(wú)油的干式真空泵了。