自主创新助力国产分子泵勇立潮头记深圳大学物 - 哈尔滨学院学报杂志社投稿

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自主创新助力国产分子泵勇立潮头记深圳大学物

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从对分子泵的权威理论——贝克尔理论提出质疑并加以证明，到“现代分子泵统计理论”、“涡轮分子泵微分网络理论”和“牵引分子泵自泄漏理论”、分子增压泵、立式径流分子泵（第二代分子增压泵），以及世界上首台低成本、无油、大抽速高真空机组——“电弧化学吸附泵机组”的研究与产业化应用，来自深圳大学物理科学与技术学院的教授储继国，正在用自己开放的眼界和开拓精神，实践着“研制世界上性能最好分子泵”的崇高理想。

脚踏实地，打造中国制造的高性能真空泵

中国是人类最早获得真空并应用真空的国家，20世纪70年代湖南马王堆古墓的出土文物中，就有2000多年前，由中国人发明的世界最早的真空泵——拔火罐，并将该项发明成功应用于医疗和保健领域。然而，2000年之后，世界在应用的几十种“近代真空泵种”，再也找不到中国人发明的泵种。而储继国打破了这一局面。

1988年，世界上第1台达到产品水平的复合分子泵面世，在国际真空产业界引起一片热潮。而其发明者便是储储继国，为了这一成果他已经在分子泵理论领域摸爬滚打10余年。自此之后，储教授又用10年的时间积极研制更多世界领先水平的分子泵。1992年，他发明了径流式宽程真空泵（分子增压泵的原型），被国内真空界资深专家誉为“一旦实现产业化，将是真空获得技术的突破”；1999年，他对该分子泵的结构和制造工艺进一步改进和完善，成功开发双重拖动分子泵（分子增压泵的原型样机），并以其优越的性能入选首届中国国际高新技术成果交易会，并被作为重点项目加以推介，虽然由于制造工艺上的困难，未能实现产业化，但却让储继国离分子增压泵的研制成功更近了一步。

而后，依托深圳市摩尔真空技术有限公司的平台支撑，在成功开发双重拖动分子泵的第7个年头，储继国教授终于研制出第1台分子增压泵产品样机，也是世界上第1台兼有中、高真空双重性能的新一代分子泵；世界上能耗最低的中、高真空泵；世界上首次在采用油封式前级泵的设备中获得低成本的清洁中、高真空，唱响了真空泵领域的中国最强音。

此时，储继国发现虽然真空技术提供了除太空之外最清洁的环境，如今已经成为众多高新科技产业和重大科研装备的技术基础。然而，真空产业自身未能跟上发展的步伐，一直存在3大难题：

（1）“油蒸汽污染”。油蒸汽是比真空度更重要的性能指标，直接影响真空产品质量。目前，中、小型高真空设备，普遍采用分子泵抽气，油蒸汽污染已降至较低的水平。然而，在大型高真空设备领域（例如蒸发镀膜、真空烧结、真空钎焊和真空热处理等），设备体积庞大，气体负载重，需要大抽速（≥几万 l/s）的高真空机组抽气，目前，国内、国外均普遍采用“扩散泵机组”抽气（市场占有率高达98%）。然而，扩散泵利用油蒸汽喷射流抽气，油蒸汽污染严重，而且无法解决。

（2）“能耗高”扩散泵需要连续不断地蒸发、冷凝油蒸汽，能耗很高。以蒸发镀膜设备为例，其配置的扩散泵机组，功率高达 60 kW，每台设备（2班制）耗电达28万度/年，按我国在用大型高真空设备4万台测算，耗电总量超过100亿度/年。

（3）抽气利用率低。在很多场合，真空设备需要高真空的时段，占运行周期的比例很小（例如蒸发镀膜设备的真空时段不到1/10），扩散泵启动时间长（约1h），不能中断运行，导致抽气利用率大幅度下降，造成极大的浪费。

其实，真空产业还有一种真空泵——“低温泵”，同样具有巨大的抽速，而且还能获得无油真空。然而，该泵结构复杂，使用不便（其冷凝吸附面需定期更新），加上设备费用昂贵（约为扩散泵机组的3～5倍），未能在工业应用领域推广。开发一种低成本的“无油、大抽速高真空泵机组”迫在眉睫。储继国义无反顾地担起这一重任。

风劲帆满，追求国际先进技术

在科研领域，合作是取得科研成果最明智的选择。2017年，以储继国为首的深圳大学科研团队，与苏州摩星真空、深圳摩尔真空、上海三井真空、中山天元真空、深圳兴丽彩材料和上海协元低温真空，通过产学研合作，研发成功了世界上第1台低成本、无油、大抽速高真空机组——“电弧化学吸附泵机组”（简称电弧泵机组）。

电弧泵机组由摩星真空和摩尔真空自主研发的2种低碳、无油真空泵——“电弧化学吸附泵”（简称电弧泵）和“内置式径流分子泵”（简称径流泵）组成。

文章来源：《哈尔滨学院学报》网址: http://www.hebxyxb.cn/qikandaodu/2021/0420/651.html