Vào cuối những năm mươi, có thể - thông qua thiết kế giống tuabin và bằng cách sửa đổi ý tưởng của Gaede - sản xuất một máy bơm khả thi về mặt kỹ thuật được gọi là "bơm turbo phân tử". Các khoảng trống giữa stator và đĩa rôto được tạo ra theo thứ tự milimét, để về cơ bản có thể đạt được dung sai lớn hơn. Điều này giúp tăng độ an toàn khi vận hành. Tuy nhiên, hiệu quả bơm có ý nghĩa bất kỳ chỉ đạt được khi tốc độ chu vi (tại vành ngoài) của cánh quạt đạt đến thứ tự cường độ của tốc độ nhiệt trung bình của các phân tử được bơm. Nguồn cung lý thuyết khí động học cho c- o phương trình 1,17: 

trong đó có chứa sự phụ thuộc vào loại khí theo chức năng khối lượng mol M. Tính toán liên quan đến đơn vị cgs (trong đó R = 83,14 · 106 mbar · cm³ / mol · K) mang lại Bảng sau:  

Trong khi sự phụ thuộc của tốc độ bơm vào loại khí tương đối thấp

phụ thuộc vào nén k₀ ở thông lượng bằng không và do đó cũng là nén k, do 

lớn hơn như được thể hiện bởi mối quan hệ được xác định theo thử nghiệm trong Hình 2,55.

Các ví dụ bao gồm:
theo lý thuyết, theo đó

Điều này đồng ý tốt, như mong đợi (sắp xếp cường độ), với giá trị được xác định trong thí nghiệm cho k₀ (N₂) = 2,0 · 10⁸ từ Hình 2,55. Xem xét các tối ưu hóa cho các giai đoạn rôto riêng lẻ phổ biến ngày nay, cân nhắc này không còn đúng đối với toàn bộ bơm. Hình ảnh, âm thanh 2,56 là các giá trị đo được cho TURBOVAC 340 M hiện đại. 

Để đáp ứng điều kiện này, cần có tốc độ xung quanh cho rôto có cùng thứ tự lớn như c tốc độ rôto cao cho bơm phân tử turbo. Chúng dao động từ khoảng 36.000 rpm đối với các bơm có rôto đường kính lớn (TURBOVAC 1000) đến 72.000 rpm trong trường hợp đường kính rôto nhỏ hơn (TURBOVAC 35 / 55). Tốc độ cao như vậy tự nhiên đặt ra câu hỏi về khái niệm ổ trục đáng tin cậy. Leybold cung cấp ba khái niệm, ưu và nhược điểm của chúng được nêu chi tiết dưới đây: 

Bôi trơn bằng dầu / ổ bi thép

+ Khả năng tương thích tốt với các hạt do dầu bôi trơn tuần hoàn 
- Chỉ có thể lắp đặt theo chiều dọc 
+ Bảo trì thấp 

Bôi trơn bằng mỡ / ổ trục lai 

+ Lắp đặt theo bất kỳ hướng nào 
+ Phù hợp với hệ thống di động 
± Làm mát bằng không khí sẽ phù hợp với nhiều ứng dụng 
+ Bôi trơn trọn đời (của ổ trục) 

Không chứa chất bôi trơn / hệ thống treo từ tính

+ Không mài mòn 
+ Không cần bảo trì 
+ Hoàn toàn không chứa hydrocacbon 
+ Mức độ tiếng ồn và rung thấp 
+ Lắp đặt theo bất kỳ hướng nào 

Vòng bi thép / vòng bi lai (vòng bi gốm):

Hình 2,52 minh họa bản vẽ cắt ngang của một bơm turbo phân tử điển hình. Máy bơm là máy nén khí dòng trục có thiết kế thẳng đứng, phần hoạt động hoặc bơm của máy bao gồm một rôto (6) và một stator (2). Cánh tuabin được đặt xung quanh chu vi của stator và rôto. Mỗi cặp rôto - stator của các hàng lưỡi tròn tạo thành một giai đoạn, do đó cụm chi tiết bao gồm nhiều giai đoạn được gắn liên tiếp. Khí được bơm đến trực tiếp qua lỗ của mặt bích đầu vào (1), tức là không mất điện dẫn, tại khu vực bơm hoạt động của các cánh trên cùng của cụm rôto - stator. Thiết bị này được trang bị các lưỡi có khoảng cách xuyên tâm đặc biệt lớn để cho phép một khu vực đầu vào hình vòng lớn. Khí được thu thập bởi các giai đoạn này được chuyển đến các giai đoạn nén thấp hơn, có cánh quạt có phạm vi xuyên tâm ngắn hơn, nơi khí được nén đến áp suất trước hoặc áp suất chân không thô. Rôto tuabin (6) được gắn trên trục truyền động, được hỗ trợ bởi hai ổ bi chính xác (8 và 11), nằm trong vỏ động cơ. Trục rôto được truyền động trực tiếp bởi một động cơ tần số trung bình nằm trong không gian chân không sơ bộ bên trong rôto, do đó không cần dẫn trục quay vào khí quyển bên ngoài. Động cơ này được cấp điện và tự động điều khiển bởi một bộ biến tần bên ngoài, thường là một bộ biến tần trạng thái rắn đảm bảo mức độ tiếng ồn rất thấp. Đối với các ứng dụng đặc biệt, ví dụ như trong các khu vực tiếp xúc với bức xạ, các bộ biến tần máy phát điện động cơ được sử dụng.  

Cấu hình rotor - stator thẳng đứng cung cấp điều kiện lưu lượng khí tối ưu tại cổng nạp. Để đảm bảo vận hành không rung ở tốc độ quay cao, tuabin được cân bằng động ở hai cấp độ trong quá trình lắp ráp. 

Đặc tính tốc độ bơm (tốc độ dòng chảy thể tích) của bơm phân tử turbo được thể hiện trong Hình 2,53. Tốc độ bơm vẫn không đổi trong toàn bộ phạm vi áp suất làm việc. Nó giảm ở áp suất đầu vào trên 10-3 mbar, vì giá trị ngưỡng này đánh dấu quá trình chuyển đổi từ vùng lưu lượng phân tử sang vùng lưu lượng nhớt dạng tầng của khí. Hình 2,54 cũng cho thấy tốc độ bơm phụ thuộc vào loại khí. 

Tỷ lệ nén (thường được gọi đơn giản là nén) của bơm turbo phân tử là tỷ lệ giữa áp suất một phần của một thành phần khí tại mặt bích chân không sơ bộ của bơm và áp suất tại mặt bích chân không cao: nén tối đa k₀ được tìm thấy ở thông lượng bằng không. Vì lý do vật lý, tỷ lệ nén của bơm turbo phân tử rất cao đối với các phân tử nặng nhưng thấp hơn đáng kể đối với các phân tử nhẹ. Mối quan hệ giữa nén và khối lượng phân tử được minh họa trong Hình 2,55. Thể hiện trong Hình 2,56 là đường cong nén của TURBOVAC 340 M đối với N₂, He và H₂ như một chức năng của áp suất ngược. Do tỷ lệ nén cao đối với các phân tử hydrocacbon nặng, bơm turbo phân tử có thể được kết nối trực tiếp với buồng chân không mà không cần sự trợ giúp của một hoặc nhiều vách ngăn hoặc bẫy làm mát và không có rủi ro về áp suất riêng phần có thể đo được đối với hydrocacbon trong buồng chân không (chân không không không chứa hydrocacbon! Xem Hình. 2,57: phổ khí dư trên TURBOVAC 361). Vì áp suất hydro một phần đạt được bởi bơm xoay trước rất thấp, bơm turbo phân tử có khả năng đạt được áp suất cuối trong phạm vi 10 ^-11 mbar mặc dù nén H₂ khá vừa phải. Để tạo ra áp suất cực thấp như vậy, tất nhiên, cần phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc chung của công nghệ UHV: buồng chân không và phần trên của bơm turbo phân tử phải được nung ra, và phải sử dụng gioăng kim loại. Ở áp suất rất thấp, khí còn lại chủ yếu bao gồm H₂ đến từ các thành kim loại của buồng. Quang phổ trong Hình 2,57 thể hiện thành phần khí còn lại phía trước cổng nạp của bơm phân tử turbo ở áp suất cuối tương đương với nitơ 7 · 10 ^-10 mbar. Dường như phần H₂ trong tổng lượng khí là khoảng 90 đến 95%. Phần phân tử "nặng hơn" bị giảm đáng kể và khối lượng lớn hơn 44 không được phát hiện. Một tiêu chí quan trọng trong việc đánh giá chất lượng của phổ khí dư là các hydrocacbon có thể đo được từ chất bôi trơn được sử dụng trong hệ thống bơm chân không. Tất nhiên, "chân không hoàn toàn không chứa hydrocacbon" chỉ có thể được tạo ra với các hệ thống bơm không chứa chất bôi trơn, ví dụ như với bơm turbo phân tử treo từ tính và bơm nén khô trước. Khi vận hành đúng cách (thoát khí ở bất kỳ loại tĩnh nào), cũng không phát hiện được hydrocacbon nào trong phổ của bơm turbo phân tử bình thường. 

Một sự phát triển tiếp theo của bơm turbo phân tử là bơm turbo phân tử lai hoặc hỗn hợp. Đây thực sự là hai bơm trên một trục chung trong một vỏ bọc. Giai đoạn chân không cao cho vùng dòng chảy phân tử là bơm turbo phân tử cổ điển, bơm thứ hai cho phạm vi dòng chảy nhớt là bơm ma sát hoặc kéo phân tử. 

Leybold sản xuất các máy bơm như TURBOVAC 55 với giai đoạn Holweck tích hợp (máy nén khí kiểu trục vít) và, ví dụ, HY. CONE 60 hoặc HY. CONE 200 với giai đoạn Siegbahn tích hợp (máy nén khí xoắn ốc). Áp suất phụ yêu cầu sau đó là một vài mbar để bơm phụ chỉ cần nén từ khoảng 5 đến 10 mbar đến áp suất khí quyển. Hình cắt ngang của HY. CONE được minh họa trong Hình 2.52a.  

Nhìn chung, bơm turbo phân tử nên được khởi động cùng với bơm phụ để giảm dòng chảy ngược dầu từ bơm phụ vào buồng chân không. Khởi động trễ của bơm turbo phân tử có ý nghĩa trong trường hợp bộ bơm phụ khá nhỏ và buồng chân không lớn. Ở tốc độ bơm đã biết cho bơm sơ cấp S_V (m³ /h) và thể tích đã biết cho buồng chân không (m³ ), có thể ước tính áp suất bật cho bơm phân tử turbo: 

Khởi động đồng thời khi
2,24 a 
và khởi động trễ khi 
2,24 b 
ở áp suất bật: 
2,24 c

Khởi động đồng thời khi

và khởi động trễ khi

ở áp suất bật:

Khi hút chân không thể tích lớn hơn, áp suất bật cho bơm phân tử turbo cũng có thể được xác định với sự trợ giúp của sơ đồ trong Hình 2,58. 

Sau khi tắt hoặc trong trường hợp mất điện, bơm turbo phân tử phải luôn được thông khí để ngăn ngừa bất kỳ sự khuếch tán ngược của hydrocacbon từ phía chân không sơ bộ vào buồng chân không. Sau khi tắt bơm, nguồn cấp nước làm mát cũng nên được tắt để ngăn ngừa khả năng ngưng tụ hơi nước. Để bảo vệ rôto, nên tuân thủ thời gian thông hơi (tối thiểu) được nêu trong hướng dẫn vận hành. Bơm phải được thông khí (trừ trường hợp vận hành với khí rào cản) thông qua mặt bích thông khí đã chứa một van tiết lưu bằng kim loại thiêu kết, để có thể thực hiện thông khí bằng cách sử dụng van thông thường hoặc van thông khí mất điện.  

Vận hành khí rào chắn

Trong trường hợp bơm được trang bị thiết bị khí rào cản, khí trơ - chẳng hạn như nitơ khô - có thể được bơm qua một mặt bích đặc biệt để bảo vệ không gian động cơ và ổ trục khỏi môi trường ăn mòn. Khí rào chắn và van thông gió đặc biệt đo lượng khí rào cản cần thiết và cũng có thể đóng vai trò là van thông gió.

Khử rung động

Bơm TURBOVAC được cân bằng chính xác và thường có thể được kết nối trực tiếp với thiết bị. Chỉ trong trường hợp các dụng cụ rất nhạy cảm, chẳng hạn như kính hiển vi điện tử, nên lắp đặt bộ hấp thụ rung để giảm thiểu rung hiện tại. Đối với các bơm treo từ tính, kết nối trực tiếp với thiết bị chân không thường là do rung động cực thấp do các bơm này tạo ra.

Đối với các ứng dụng đặc biệt như vận hành trong trường từ trường mạnh, khu vực nguy hiểm bức xạ hoặc trong môi trường tritium, vui lòng liên hệ với Bộ phận Bán hàng của chúng tôi có kinh nghiệm cần thiết và sẵn sàng hỗ trợ bạn bất cứ lúc nào.