真空閥門是在真空系統(tǒng)中用于控制氣流、壓力、流量以及實(shí)現(xiàn)真空系統(tǒng)隔離、導(dǎo)通等功能的關(guān)鍵部件，其性能直接影響真空系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、真空度水平和工作效率。根據(jù)結(jié)構(gòu)、用途、工作原理等不同維度，真空閥門可分為多種類型，且在眾多行業(yè)中有著廣泛且關(guān)鍵的應(yīng)用。

一、真空閥門的主要類型

（一）按結(jié)構(gòu)形式分類

1.閘閥

真空閘閥的閥芯（閘板）沿閥座密封面作直線運(yùn)動(dòng)，通過閘板的升降實(shí)現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉。它的優(yōu)點(diǎn)是流道通暢，流體阻力小，密封性能較好，能夠?qū)崿F(xiàn)全通徑流通，適合在大口徑、高真空度的真空系統(tǒng)中使用，比如在大型真空鍍膜設(shè)備的主抽氣管道上，可有效控制大流量氣體的通斷。不過，真空閘閥的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，啟閉時(shí)間較長(zhǎng)，且對(duì)安裝精度要求較高，在一些空間受限或需要快速啟閉的場(chǎng)合適用性較低。

2.球閥

真空球閥的閥芯為球體，通過球體繞閥桿的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉。當(dāng)球體的通孔與管道軸線重合時(shí)，閥門開啟；當(dāng)球體旋轉(zhuǎn) 90°，通孔與管道軸線垂直時(shí)，閥門關(guān)閉。其突出優(yōu)勢(shì)是結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，啟閉迅速，操作方便，密封性能可靠，而且流阻小，維護(hù)簡(jiǎn)單。在半導(dǎo)體行業(yè)的真空輸送管道中，常用于快速切斷或?qū)怏w，保障半導(dǎo)體芯片制造過程中氣體供應(yīng)的精準(zhǔn)控制。但真空球閥的通徑受球體加工工藝限制，大口徑真空球閥的制造難度較大，成本較高。

3.蝶閥

真空蝶閥的閥芯為圓盤狀（蝶板），圍繞閥桿在閥體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，通過蝶板的旋轉(zhuǎn)角度來控制閥門的開度，從而調(diào)節(jié)氣體流量或?qū)崿F(xiàn)通斷。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、安裝空間小、成本低等特點(diǎn)，而且啟閉力矩小，操作靈活。在真空干燥設(shè)備的排氣管道上，可根據(jù)干燥過程的需求，方便地調(diào)節(jié)排氣量，保證設(shè)備內(nèi)部的真空環(huán)境穩(wěn)定。不過，真空蝶閥的密封性能相對(duì)閘閥和球閥較差，在超高真空系統(tǒng)中應(yīng)用較少，且蝶板的存在會(huì)產(chǎn)生一定的流阻，不適用于對(duì)流量控制精度要求非常高的場(chǎng)合。

4.截止閥

真空截止閥的閥芯（閥瓣）沿閥座的軸線作升降運(yùn)動(dòng)，依靠閥瓣與閥座的緊密貼合實(shí)現(xiàn)密封。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和維修方便，密封性能較好，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的流量調(diào)節(jié)，在真空系統(tǒng)中常用于控制小流量氣體的通斷和調(diào)節(jié)，比如在真空規(guī)管的連接管道上，可精確控制進(jìn)入規(guī)管的氣體流量，保證真空度測(cè)量的準(zhǔn)確性。但真空截止閥的流道曲折，流體阻力大，啟閉速度較慢，在大流量、高真空度的主管道中應(yīng)用較少。

（二）按用途分類

1.隔離閥

隔離閥的主要用途是將真空系統(tǒng)的某一部分與其他部分或大氣進(jìn)行隔離，防止氣體在不同區(qū)域之間串流，保證系統(tǒng)各部分能夠獨(dú)立運(yùn)行或進(jìn)行維護(hù)檢修。它要求具有非常高的密封性能，在關(guān)閉狀態(tài)下能夠有效阻止氣體泄漏。除了上述提到的真空閘閥、球閥、截止閥可作為隔離閥使用外，還有專門設(shè)計(jì)的真空插板閥，其通過插板的平移實(shí)現(xiàn)密封，密封性能優(yōu)異，常用于超高真空系統(tǒng)中關(guān)鍵部位的隔離，如在大型粒子加速器的真空腔體與抽氣系統(tǒng)之間，可實(shí)現(xiàn)可靠隔離，便于對(duì)腔體進(jìn)行維護(hù)。

2.流量控制閥

流量控制閥用于調(diào)節(jié)真空系統(tǒng)中氣體的流量，以滿足系統(tǒng)不同工作階段對(duì)氣體流量的需求，保證系統(tǒng)的工藝參數(shù)穩(wěn)定。除了真空蝶閥可用于流量調(diào)節(jié)外，還有真空節(jié)流閥，它通過改變閥芯與閥座之間的流通面積來精確控制氣體流量。在真空鍍膜工藝中，需要精確控制鍍膜材料蒸發(fā)所需的氣體流量，流量控制閥就發(fā)揮著關(guān)鍵作用，可根據(jù)鍍膜要求實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)氣體流量，確保鍍膜質(zhì)量均勻一致。

3.止回閥

止回閥又稱逆止閥，其作用是防止真空系統(tǒng)中的氣體倒流，保證氣體只能沿一個(gè)方向流動(dòng)。它依靠氣體的壓力差自動(dòng)開啟和關(guān)閉，當(dāng)氣體順向流動(dòng)時(shí)，壓力差推動(dòng)閥芯開啟，允許氣體通過；當(dāng)氣體逆向流動(dòng)時(shí)，閥芯在壓力差的作用下關(guān)閉，阻止氣體倒流。在真空系統(tǒng)的輔助抽氣管道上，如在機(jī)械泵與羅茨泵之間安裝止回閥，可防止羅茨泵停止工作時(shí)，高壓側(cè)的氣體倒流入機(jī)械泵，保護(hù)機(jī)械泵的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)其使用壽命。

4.放空閥

放空閥用于在真空系統(tǒng)停止工作或需要破壞真空時(shí)，向系統(tǒng)內(nèi)充入大氣或惰性氣體，使系統(tǒng)內(nèi)的壓力恢復(fù)到大氣壓水平，方便進(jìn)行設(shè)備維護(hù)、檢修或更換工件等操作。放空閥通常安裝在真空系統(tǒng)的腔體或管道的合適位置，要求開啟和關(guān)閉靈活，且具有一定的流量調(diào)節(jié)能力，以控制充氣速度，避免因充氣過快對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部部件造成沖擊。在真空熱處理爐中，熱處理完成后，通過放空閥向爐內(nèi)充入惰性氣體，可防止工件氧化，同時(shí)使?fàn)t內(nèi)壓力恢復(fù)正常，便于打開爐門取出工件。

（三）按工作原理分類

1.手動(dòng)閥

手動(dòng)閥通過人工操作手柄、手輪或扳手等機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)閥門的啟閉和調(diào)節(jié)。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，操作可靠，適用于操作頻率較低、對(duì)啟閉速度要求不高的真空系統(tǒng)。在一些小型實(shí)驗(yàn)室用真空設(shè)備中，如小型真空干燥箱、真空蒸餾裝置等，手動(dòng)閥得到了廣泛應(yīng)用，操作人員可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求手動(dòng)控制閥門的狀態(tài)。但手動(dòng)閥的操作效率較低，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，在大型、復(fù)雜或需要遠(yuǎn)程控制的真空系統(tǒng)中應(yīng)用受限。

2.氣動(dòng)閥

氣動(dòng)閥以壓縮空氣為動(dòng)力源，通過氣缸驅(qū)動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉。它具有啟閉速度快、動(dòng)作可靠、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)程操作，適合在大型真空系統(tǒng)或需要頻繁啟閉閥門的場(chǎng)合使用。在半導(dǎo)體晶圓制造的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，大量采用氣動(dòng)真空閥門，通過控制系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)，可精確控制氣動(dòng)閥的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)晶圓傳輸、工藝氣體供應(yīng)等環(huán)節(jié)的自動(dòng)化操作。不過，氣動(dòng)閥需要配備壓縮空氣源和相應(yīng)的氣動(dòng)控制元件，系統(tǒng)復(fù)雜度和成本相對(duì)較高，且在無壓縮空氣供應(yīng)的場(chǎng)合無法使用。

3.電動(dòng)閥

電動(dòng)閥以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，通過減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閥門的啟閉和調(diào)節(jié)。它具有控制精度高、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化控制、無需壓縮空氣源等優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)控制精度要求較高、需要進(jìn)行復(fù)雜程序控制的真空系統(tǒng)。在大型真空模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，如空間環(huán)境模擬艙，需要精確控制多個(gè)閥門的啟閉順序和開度，以模擬不同的空間環(huán)境條件，電動(dòng)閥就能夠滿足這些復(fù)雜的控制要求。但電動(dòng)閥的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，制造成本較高，啟閉速度相對(duì)氣動(dòng)閥較慢，在一些對(duì)啟閉速度要求非常高的場(chǎng)合適用性較低。

二、真空閥門的應(yīng)用領(lǐng)域

（一）半導(dǎo)體行業(yè)

在半導(dǎo)體芯片制造過程中，從晶圓的清洗、光刻、蝕刻到薄膜沉積等各個(gè)工藝環(huán)節(jié)，都需要在高真空或超高真空環(huán)境下進(jìn)行，以防止雜質(zhì)氣體對(duì)芯片質(zhì)量產(chǎn)生影響。真空閥門在半導(dǎo)體行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，如隔離閥用于隔離不同的工藝腔體和抽氣系統(tǒng)，保證各工藝腔體的真空環(huán)境獨(dú)立穩(wěn)定；流量控制閥用于精確控制工藝氣體的流量和配比，確保薄膜沉積的厚度和均勻性；止回閥用于防止氣體倒流，保護(hù)真空泵和工藝腔體。例如，在晶圓的化學(xué)氣相沉積（CVD）工藝中，需要向反應(yīng)腔體中通入精確流量的反應(yīng)氣體，流量控制閥可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)氣體流量，保證沉積過程的穩(wěn)定進(jìn)行，從而制造出高質(zhì)量的半導(dǎo)體芯片。

（二）真空鍍膜行業(yè)

真空鍍膜技術(shù)廣泛應(yīng)用于光學(xué)元件、裝飾材料、刀具涂層等領(lǐng)域，其核心是在真空環(huán)境下將鍍膜材料蒸發(fā)或?yàn)R射并沉積在基材表面，形成均勻的薄膜。真空閥門在真空鍍膜設(shè)備中起著關(guān)鍵作用，隔離閥用于將鍍膜室與抽氣系統(tǒng)隔離，便于裝卸基材和維護(hù)設(shè)備；放空閥用于在鍍膜完成后向鍍膜室充入氣體，使室內(nèi)壓力恢復(fù)正常，方便取出鍍膜件；流量控制閥用于控制惰性氣體的流量，調(diào)節(jié)鍍膜室的真空度和氣體氛圍，影響薄膜的結(jié)構(gòu)和性能。比如，在光學(xué)鏡片的增透膜鍍膜過程中，通過流量控制閥精確控制氧氣的流量，可改變薄膜的折射率，從而達(dá)到最佳的增透效果。

（三）航空航天行業(yè)

航空航天領(lǐng)域的許多設(shè)備和部件需要在模擬太空真空環(huán)境下進(jìn)行性能測(cè)試和可靠性實(shí)驗(yàn)，如衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)等。真空閥門在這些真空模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備中必需，大型真空閘閥用于真空艙體的主抽氣管道，實(shí)現(xiàn)快速抽真空和可靠隔離；電動(dòng)流量控制閥用于精確調(diào)節(jié)模擬太空環(huán)境的氣體流量和壓力，模擬不同的太空工況；止回閥用于防止實(shí)驗(yàn)過程中氣體倒流，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。此外，在航天器的推進(jìn)系統(tǒng)中，真空閥門也用于控制推進(jìn)劑的輸送和排放，確保航天器的正常飛行。例如，在衛(wèi)星的真空熱試驗(yàn)中，通過真空閥門控制真空艙內(nèi)的真空度和溫度變化，模擬衛(wèi)星在太空中的環(huán)境，測(cè)試衛(wèi)星的熱控性能和電子設(shè)備的工作可靠性。

（四）醫(yī)療行業(yè)

在醫(yī)療領(lǐng)域，真空技術(shù)常用于醫(yī)療器械的消毒滅菌、負(fù)壓吸引、真空干燥等方面。真空閥門在這些醫(yī)療設(shè)備中發(fā)揮著重要作用，如在真空滅菌器中，隔離閥用于隔離滅菌室與抽氣系統(tǒng)，保證滅菌室能夠達(dá)到所需的真空度，提高滅菌效果；放空閥用于在滅菌完成后向滅菌室充入無菌空氣，便于取出滅菌物品；流量控制閥用于調(diào)節(jié)負(fù)壓吸引設(shè)備的吸引力度，根據(jù)不同的醫(yī)療需求提供合適的負(fù)壓。例如，在醫(yī)院的負(fù)壓病房中，通過真空閥門控制病房?jī)?nèi)的負(fù)壓水平，防止病房?jī)?nèi)的病菌擴(kuò)散到外界，保障醫(yī)護(hù)人員和其他患者的健康安全。

（五）食品加工行業(yè)

食品加工行業(yè)中，真空技術(shù)主要用于食品的真空包裝、真空干燥、真空脫氣等工藝，以延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期、保持食品的營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味。真空閥門在這些食品加工設(shè)備中應(yīng)用廣泛，如在真空包裝機(jī)中，隔離閥用于將包裝室與抽氣系統(tǒng)連接和隔離，實(shí)現(xiàn)包裝室的快速抽真空和密封；流量控制閥用于調(diào)節(jié)抽氣速度，確保包裝內(nèi)的真空度符合要求；止回閥用于防止空氣倒流進(jìn)入包裝室，保證包裝質(zhì)量。在真空冷凍干燥食品的生產(chǎn)過程中，真空閥門控制干燥倉內(nèi)的真空度，使食品中的水分在低溫下升華，從而實(shí)現(xiàn)食品的脫水干燥，保留食品的營(yíng)養(yǎng)和口感。

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