到目前為止，擴散泵在國內的發展水平，可以從以下幾個方面描述。

擴散泵結構和工作液的現狀
（1）從泵的結構材料看，主要有玻璃擴散泵和金屬擴散泵。金屬擴散泵的泵體多采用碳鋼，泵芯采用鋁。近些年，有些廠家的泵體和泵芯都采用放氣量微小的不銹鋼。

（2）泵體結構主要有直腔和凸腔兩種。凸腔的油擴散泵，是在泵的進氣口法蘭不變和不過分增大泵的外形尺寸條件下，在法蘭下部突出地擴大泵腔的斷面，其抽氣速率可增大20%～40%。

（3）泵芯結構根據噴嘴的級數，主要有三級、四級、五級。其中噴射級噴嘴有圓筒形、漸擴形、漸縮形或拉瓦爾形，根據設計者對擴散泵性能的要求選定。

（4）擴散泵的冷卻方式可有水冷和風冷兩類，水冷還有水冷套和水冷管兩種。

（5）擴散泵的型號主要有：普通直腔擴散泵（K型）、凸腔擴散泵（KT型）、矮形擴散泵（KA型）、寬區域擴散泵（KC型）、低返油擴散泵（KD型）、凸腔低返油率擴散泵（KTD型）。低返油擴散泵采用一些降低返油率的結構或措施，如在第一級噴嘴上裝擋油帽、在泵內壁上裝擋油環、在泵口裝設小型制冷劑冷卻或液氮冷卻的冷阱等等。裝冷阱的擴散泵比較徹底地克服了泵的返油而獲得低于10-8Pa的清潔超高真空。因此，油擴散泵在清潔超高真空的工業生產和科學試驗中又取得重要的地位。

（6）擴散泵的加熱器仍然以外加熱為主。外加熱器有普通電爐加熱和加熱管加熱；受技術可靠性限制，內加熱器沒有發展起來。因此，擴散泵的節能問題沒有解決。

（7）擴散泵的工作液主要有油和汞兩類。目前幾乎全部采用飽和蒸氣壓很低、熱穩定性好的油作為擴散泵的工作液，國內主要采用KS-3號擴散泵油；為提高泵的極限真空度，部分產品采用硅油；聚苯醚也可以作為泵的工作液，但是因為有毒，已經被淘汰了。以汞作為工作液，在普通工業應用中已經極為少見，但對一些特殊場合仍有價值，例如在國際高熱原子能反應堆（ITER，International Thermonuclear Experimental Reactor）的二期建設和核聚變發電廠（DEMO，demonstration power plant）的規劃中，就在論證采用汞擴散泵抽除核聚變中的氚。

（8）擴散泵的自動控制水平還比較低。

擴散泵理論的發展現狀
        擴散泵的早期抽氣理論是亞開爾理論，此后沒有明顯突破。只是清晰地認識到：

（1）油擴散泵的最大理論抽氣速率是入口處氣自由子積入射率，即

式中：S—抽氣速率（m3/s）；R=8.314（J/（mol·K））—氣體常數；T—氣體溫度（K）；M—氣體摩爾質量（kg/mol）；A—抽氣面積（m2）。對于20℃空氣，上式可以簡化為

S=11.6A（L/s）

（2）擴散泵抽氣速率與被抽氣體種類有關。一般情況對氫、氦等小分子氣體抽速低，對氮氣、氧氣抽速較高。

（3）擴散泵的蒸汽射流是抽除氣體的動力，蒸汽射流的結構形狀和流動屬性決定著泵的抽氣能力。影響蒸汽射流屬性的結構和工藝因素、描述蒸汽射流屬性的方法和測試技術等，還在研究中。

擴散泵性能的發展現狀
        極限壓力6.7×10-5Pa；抽氣范圍6.7×10-5~1.3×10-1Pa；最大反壓力54Pa；返油率為2.8×10-4mg/（cm2min）；啟動加熱時間20min。

擴散泵設計理論的發展現狀
        目前，擴散泵的設計計算很不成熟，還無法通過計算公式完成擴散泵的設計。只能通過擴散泵工質循環過程動力學分析、被抽氣體傳輸及壓縮過程的連續性分析，給出定性描述。用積累經驗的辦法設計擴散泵仍是主要的設計方法。公式計算方法，目前還只是參考。
 
本文發表于《真空》雜志2019年第5期
原文標題：擴散泵的現狀及發展趨勢
本文作者：張志軍，張世偉，韓進，徐成海
作者單位：東北大學機械工程與自動化學院