美国国防先期研究计划局研制出芯片级真空微泵

[js9905com金沙,据DARPA网站2013年6月4日报道]受美国国防先期研究计划局资助的研究人员最近演示了世界上最小的真空泵浦。这种突破性技术,能为需要真空的电子设备和传感器创造新的国家安全应用,如用于探测化学或生物攻击的高灵敏气体分析仪、极高精度激光制冷芯片级原子钟、微型真空管等。 2008年,DARPA的芯片级真空微泵浦计划启动。该计划实现了最终目标:用最小、最具功率效率的泵浦在1立方毫米空间实现10-6托的真空压力。 DARPA的项目经理Andeei Shkel表示:“在能进行飞机测试那样的空间,形成真空较为容易,只要空间密闭,有大型泵浦和足够的功率就能实现。但这种方法没法对只比沙粒略大的微小空腔抽真空。必须发展利用新物理特性的泵浦,尝试此前从未试过的精确化和小型化技术。” 该计划已经成功完成,密歇根大学、霍尼韦尔公司和麻省理工学院的研究人员正在演示该泵浦。 密歇根大学开发了三种不同压力类别的泵浦。从最低到最高压力分别是:微等离子体潘宁离子高真空泵浦、努森中真空泵浦以及高频蠕动粗略真空泵浦。 麻省理工学院团队也开发了三种微型气体泵浦。其中一种是具有弯曲表面的二阶粗略泵浦,能抽出大量气体并用两个阀门限制反压。这种新型泵浦重在提高效率,每阶压缩比达4.6,是该级别的最高纪录。 霍尼韦尔公司演示了能创造中度真空和高度真空的精密加工涡轮分子泵浦。该泵浦模仿涡轮机设计,但方式相反。转子上的叶片被预置一定角度并在旋转时推出气体,使中心成为真空。每个叶片只有针尖大小。 “之前从没有微型离子或者机器泵浦,CSVMP计划演示了此类多种泵浦。最小的商用泵浦只有纸牌大小。新研制的泵浦不仅比现成泵浦小300倍,比定制泵浦小20倍,而且将气压从大气压力降到毫托级压力的功率也大约降低了10倍。” 最初,CSVMP项目以小型质谱气体分析仪为重点应用,目的是让检测化学和生物病原体更加容易。当该项目继续开发能制造不同程度真空的更小更强大的泵浦时,新的用途就此显露。 Shkel表示:“激光制冷原子钟、加速度计和陀螺仪从根本上需要这些微型气体泵浦。新型泵浦技术有助于实现更小更精确的原子钟,这类似于DARPA集成微型主原子钟技术计划中正在被开发的相关技术,或者在高频集成真空电子计划中被开发的真空电子技术。”

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