二級真空泵相較于單級泵的區別及特點和用途

在現代實驗室中，真空泵如同隱形的基石，各種實驗方法和實驗設備均需要搭配其一同使用，依靠真空泵產生的低壓環境或者負壓吸引力，來實現實驗目的。在這些應用中，真空環境的純度與穩定性直接決定了實驗的成敗。真空度的高低由許多因素所影響，其中比較重要的一點是真空泵腔體的級數結構，最為常見的是單極和兩級腔體構造，級數直接影響真空泵的極限真空度、壓縮效率以及適用場景。
       
單級真空泵（Single-stage Pump），是指僅通過一次壓縮階段產生真空，即真空泵只有一個抽氣腔體，由單組機械部件（根據原理不同，可以使旋片、活塞或隔膜等）完成氣體壓縮和排出，結構簡單，成本低。而相對的，兩級真空泵（Two-stage Pump），則是通過兩次連續壓縮階段提高真空度，通常在一臺真空泵內，串聯兩個壓縮腔體（如雙旋片結構），相較于單級泵，兩級泵更復雜造價也更高，但是能更徹底地排出氣體，兩次壓縮減少殘留，從而達到中高真空的需求。
       
例如圣斯特Sciencetool的R300和R410兩款無油真空泵，他們在很多部分上具有相似性，如使用了相同尺寸的抽氣缸、活塞、進出氣閥片、散熱風機等，但是在氣缸級數上，R300是單級，而R410則是兩組氣缸串聯的兩級泵。正式由于氣缸級數的差異，R300真空度為685mmHg=0.09Mpa，而R410則可以高達740mmHg=0.098Mpa。相對的R300由于構造更簡單，所以在售價上，僅為R410的三分之二左右。
       
在了解了兩級真空泵相較于單級泵的區別后，我們再來進一步討論兩者在應用上的差異。
       
各類實驗室中，真空泵的需求非常多，單級泵如R300的0.09Mpa真空度已經能夠滿足絕大部分常見應用的真空度需要，如：真空抽濾，通過過濾裝置產生的壓力差來加速分離固體與液體；簡單的真空干燥，去除樣品中溶劑；脫氣，為低精度實驗移除氣泡；真空吸液，試驗后的殘液上清液的抽取和吸引；等離子清洗機，為低壓等離子體生成提供基礎真空環境，用于半導體芯片表面清潔；真空注型機，在快速成型領域，單級泵輔助硅膠模具注型，減少樹脂固化時的氣泡缺陷；氣凝膠制備，干燥前，用于初步抽出凝膠孔隙中的溶劑，防止結構坍塌；MOF材料活化：金屬有機框架材料合成后，輔助移除孔道內殘留的模板劑分子。
         
兩級泵的核心應用則主要有：高真空設備支持，如為質譜儀（MS）、掃描電鏡（SEM）提供前級真空；精密實驗環境，在分子束外延（MBE）中維持超高真空腔體；敏感材料處理，防止氧化（如半導體材料封裝）；旋轉蒸發儀，需要高真空度來抽除大量溶劑蒸氣），滿足 10mabr以下的真空需求，尤其適合有機合成中溶劑的溫和脫除；離心濃縮儀，搭配單級泵用于生物樣本（如蛋白質溶液）的低溫濃縮，避免樣品高溫變性。
         
用戶在具體選購時，預算有限、僅需粗真空的應用可以選擇性價比高的單級泵。涉及到高真空應用，如40mabr以下的真空需求，則需要選兩級泵。