许忠旭，杜春林，武 越

（北京卫星环境工程研究所，北京 100094）

0 引言

低温泵是20世纪70年代末发展起来的一种新型抽气设备，其利用低温表面对被抽气体分子进行冷凝、吸附和捕集，可以获得高真空和超高真空[1]，具有无污染、抽速较大、运行平稳、操作简单等优点[2]，是目前空间环境模拟设备的主要真空获得设备。本文结合各口径低温泵的使用经验，总结了冷头和氦压缩机所发生的各类典型故障，并提出了解决措施。

1 低温泵组成及工作原理

低温泵通常由氦压缩机、泵的壳体（泵腔）、冷头（含一级及二级冷头）、冷屏（一级冷板口径大于500 mm的一级冷板通常使用液氮冷屏代替）、二级冷板、障板、冷头测温传感器、真空规、安全阀等组成，如图1所示。低温泵的抽气口径为160～1320 mm不等。口径小于等于500 mm的低温泵，其一级冷板及障板由一级冷头提供冷量；大于500 mm的低温泵，通常不使用一级冷板，而由外界输入的 液氮给冷屏及障板提供冷量。

图1 莱宝COOLVAC低温泵组成[3]Fig.1 The makeup of Leybold COOLVAC cyropump

低温泵通常采用G-M两级制冷循环。其制冷工作原理可以简述为：氦压缩机将来自于冷头的低压低温氦气压缩为高压高温的氦气后，经冷却、油分离，变成高压常温的纯净氦气进入冷头，在冷头的一、二级气缸内绝热膨胀制冷，变成低压低温的氦气后再返回压缩机。如此反复循环，使各级冷板冷却。

2 典型故障及可能原因分析

2.1 冷头典型故障及原因分析

2.1.1 冷头组成及功能简介

低温泵冷头的内部结构如图2所示[4]，主要由气缸、活塞组成。……