Access Agilent 电子期刊，2016 年 4 月

无油实验室真空系统减少油污和处理成本

Roberto Cerruti，安捷伦全球营销经理，真空仪

气质联用仪的一个关键组件是真空系统。所有配备高真空涡轮分子泵的仪器均需要前级泵。近来，GC/MS 用户仍然缺乏低成本的油封旋片泵的超值替代选择，油封旋片泵是用于此目的的传统装置。油封泵不易维护，存在泄漏风险，并且甚至可能由于油蒸气回流而引起污染。无油隔膜泵作为替代方案过于昂贵，并且可能带来其他的维护问题。干式涡旋泵技术的出现为简化真空泵管理、延长维护周期和无需使用泵油带来了重要机遇。

干式涡旋泵简介

干式涡旋泵包括转子和定子，其两个表面上均加工有螺旋通道。随着动板旋转，它会捕集一定体积的气体，并随着气体的“渐伸线”向泵的中心移动，逐渐将气体压缩为更小的体积。与使用油膜保持气密性的旋片泵不同，干式涡旋泵使用严格的公差和滑动垫圈（“端密封件”）防止气体迁移回泵入口。

简单、经济有效的维护

隔膜泵需要“至少每年”彻底重新组装以避免发生隔膜破裂，隔膜破裂将前级管道暴露于空气中，可能损坏涡轮泵。重新组装隔膜泵比更换端密封件要更加复杂。

油封旋片泵要求在泵油颜色改变时将其排出、更换并处理，根据应用不同，通常每 6 至 12 个月需要更换一次。废油的处理成本是一项重要的考虑因素。

涡旋泵只需在连续使用大约一年后更换两个端密封件和一个 O 形圈。这一简单的维护程序是洁净的，并且可以由任何拥有适当的机械技能的人员在 30 分钟内完成。（观看更换端密封件的视频。）

故障模式：可预期的故障与严重故障

隔膜泵的磨损是不可预期的，通常需要进行计划外维护。此外，除非安装有昂贵的外部关闭阀，否则隔膜泵故障可能带来极其严重的后果，例如导致涡轮泵发生不可挽回的损坏。

旋片泵通常在泵油耗尽或内部泵油润滑通道堵塞的情况下发生故障。尽管几乎所有的旋片泵制造商都提供防止油倒吸的装置，但这些简单的机械结构并未非完全可靠，并且存在许多泵油严重回流至分析仪室的记录案例。

随着涡旋泵上的端密封件磨损，泵能够达到的最终压力逐渐开始上升。GC/MS 操作者通常观察不到这一上升现象，因此可以很容易通过定期维护进行管理。

主动式关闭阀可避免仪器损坏

专门设计用于安捷伦气质联用仪现场升级的 Agilent IDP-3 型干式涡旋泵包括泵入口处的主动式关闭阀。该阀的操作由泵来控制，可避免任何外来颗粒进入前级管道并导致仪器损坏。当泵关闭时（或发生断电时），该阀将立即关闭，以保持涡轮泵前级管道中的真空度，并使仪器安全关机。

图 1. 配备旋片泵和 Agilent IDP-3 干式涡旋泵的仪器之间的质量分配和相对强度是一致的

图 2. 在旋片泵和 Agilent IDP-3 干式涡旋泵之间，分析仪和前级压力回到基本水平（流速 = 零）的时间是一致的

具有可比性的分析性能

为比较 Agilent IDP-3 干式涡旋泵与油封旋片泵的性能，我们考虑了分析性能、真空性能和噪音。为确认分析性能，我们执行了完整的 GC/MS 生产测试，对于配备油封泵的仪器采用相同的测试方法。图 1 显示了两种泵选项的背景光谱。在每种分析性能测试中，Agilent IDP-3 干式涡旋泵均获得了相当于或优于其油封泵竞品的结果。

真空性能：一致的恢复时间

GC/MS 前级泵在进样后抽吸气体的能力与仪器样品通量直接相关。在最坏的情况下，我们考察了 Agilent IDP-3 干式涡旋泵在经过 30 mL/min He 色谱柱冲洗后使仪器返回基线压力的能力（图 2）。

在较好的工作环境下得到更低的噪音

在 GC/MS 中，由前级泵产生的噪音通常对仪器的整机噪音具有重要影响。当我们对五台 Agilent IDP-3 干式涡旋泵的平均噪音与各种油封旋片泵进行比较时，IDP-3 在四个相对位置中的三个位置处的噪音均低出 2 dBA，在第四个位置处得到了不确定的测量结果。分贝刻度的自然对数取值关系表明噪音降低 2 dB 很容易被仪器操作者觉察。