Acest articol vă duce să înțelegeți mai multe pompe de vid aplicate în domeniile vidului ultra-înalt și vidului extrem de mare
Când presiunea depășește 10-5Pa, aceasta intră în domeniul aplicațiilor cu vid ultra-înalt. În acest moment, funcția de pompare a majorității pompelor de vid s-a oprit sau viteza de pompare este foarte mică. Care sunt pompele de vid folosite pentru a obține un vid ultra-înalt în acest moment? Să aruncăm o scurtă privire împreună.
Funcția principală a unei pompe mecanice este de a asigura vidul pre-etapă necesar pentru pornirea unei pompe turbomoleculare. Pompele mecanice utilizate în mod obișnuit includ în principalpompe uscate vortex, pompe cu diafragmă șipompe mecanice sigilate cu ulei.
Pompele cu diafragmă au o viteză de pompare mai mică, dar un volum mai mic și sunt utilizate în general pentru grupuri moleculare mici de pompe.
Pompa mecanică etanșată cu ulei este cea mai utilizată pompă mecanică în trecut, caracterizată prin viteză mare de pompare și vid final bun. Dezavantajul este că există o situație comună de returnare a uleiului. În sistemele de vid ultra-înalt, supapele electromagnetice (folosite pentru a preveni întreruperea accidentală a curentului de a provoca returul uleiului) și site moleculare (funcția de adsorbție) sunt în general necesare pentru utilizare.
În ultimii ani au fost utilizate pe scară largă pompele uscate vortex, care au avantajul că sunt relativ simple de utilizat și nu returnează ulei. Cu toate acestea, viteza lor de pompare și vidul final sunt ușor inferioare pompelor mecanice etanșate cu ulei.
Pompele mecanice sunt o sursă importantă de zgomot și vibrații de laborator. Alegerea pompelor cu zgomot redus și plasarea lor în încăperile de echipamente cât mai mult posibil este o abordare mai bună, dar din cauza limitărilor distanței de lucru, aceasta din urmă nu este de obicei ușor de realizat.
Pompele turbomoleculare se bazează pe palete rotative de mare viteză (de obicei în jur de 1000 de rotații pe minut) pentru a obține un flux direcțional de gaz, iar raportul dintre presiunea de evacuare a pompei și presiunea de admisie se numește raport de compresie. Raportul de compresie este legat de numărul de trepte, viteza și tipul de gaz din pompă. În general, gazele cu greutăți moleculare mai mari au rapoarte de compresie mai mari. Raportul de compresie pentru azot este 108-109; Hidrogenul variază de la 102 la 104. Vidul final al unei pompe turbomoleculare este în general considerat a fi între 10-9-10-10mbari. În ultimii ani, odată cu evoluția continuă a tehnologiei pompelor moleculare, vidul final a fost îmbunătățit în continuare.
Datorită faptului că avantajele pompelor turbomoleculare pot fi reflectate doar în starea de curgere moleculară (starea de curgere în care calea liberă medie a moleculelor de gaz este mult mai mare decât dimensiunea maximă a secțiunii conductei), este necesar să fie echipat. cu o pompă de vid frontală cu o presiune de lucru de 1 până la 10-2Pa. Datorită vitezei mari de rotație a paletelor, poate apărea deteriorarea sau distrugerea pompei moleculare în cazul în care întâmpinați obiecte străine, tremurări, impact, rezonanță sau șoc cu gaz. Pentru începători, cea mai frecventă cauză a rănirii este șocul cu gaz cauzat de erori de funcționare. Rezonanța cauzată de pompele mecanice poate duce, de asemenea, la deteriorarea pompelor moleculare. Deși această situație este relativ rară, este dificil de detectat din cauza ascunderii sale și necesită o atenție specială.
Avantajele pompei de ioni de pulverizare sunt un vid final bun, fără vibrații, fără zgomot, fără poluare, proces matur și stabil, fără întreținere necesară. La aceeași viteză de pompare (cu excepția gazului inert), costul său este mult mai mic decât pompa moleculară, așa că este utilizat pe scară largă în sistemele de vid ultra-înalt. Ciclul normal de funcționare al unei pompe cu ioni de pulverizare este de obicei peste 10 ani.
Pompele cu ioni necesită, în general, o presiune de 10-7mbar sau mai mare pentru a funcționa corect (lucrarea în condiții de vid mai slabe le poate reduce semnificativ durata de viață), prin urmare este necesar un ansamblu de pompă moleculară pentru a le oferi un vid înainte de etapă mai bun. Practica obișnuită este de a folosi o pompă de ioni + TSP în camera principală și de a echipa un grup de pompă moleculară mic în camera de injecție. În timpul coacerii, deschideți robinetul conectat, iar grupul mic de pompă moleculară va oferi vidul din fața etajului. După ce coacerea este finalizată, închideți robinetul și utilizați pompa de ioni împreună cu TSP pentru a obține un vid ultra-înalt
Trebuie remarcat faptul că pompele ionice au o capacitate slabă de adsorbție pentru gazele inerte și există, de asemenea, o anumită diferență în viteza maximă de pompare în comparație cu pompele moleculare. Prin urmare, pentru situațiile cu eliberare mare de gaz sau cu o cantitate mare de gaze inerte, sunt necesare seturi de pompe moleculare. În plus, pompa de ioni generează câmpuri electromagnetice în timpul funcționării, care pot cauza interferențe la sistemele deosebit de sensibile.
Principiul de funcționare al unei pompe de sublimare cu titan se bazează pe evaporarea titanului metalic pentru a forma o peliculă de titan pe peretele camerei pentru adsorbția chimică. Avantajele pompei de sublimare cu titan sunt structura simplă, costul scăzut, întreținerea ușoară, fără radiații și fără zgomot de vibrații.
Pompa de sublimare cu titan este de obicei compusă din trei filamente de titan (pentru a preveni arderea), care pot fi utilizate în combinație cu o pompă moleculară sau o pompă de ioni pentru a obține un efect bun de îndepărtare a hidrogenului. Este cea mai importantă pompă de vid din intervalul 10-9-11-11mbar și este echipată în majoritatea camerelor de vid ultra-înalt care necesită un grad de vid ridicat.
Dezavantajul pompei de sublimare cu titan este că necesită pulverizare regulată a titanului, iar în timpul perioadei de pulverizare (în câteva minute), vidul va scădea cu aproximativ 1-2 ordine de mărime. Prin urmare, unele camere cu cerințe specifice necesită utilizarea NEG. În plus, pentru mostrele/dispozitivele sensibile la titan, trebuie acordată atenție evitării poziției pompei de sublimare a titanului.
Pompă de temperatură scăzută
Pompele de temperatură joasă se bazează în principal pe adsorbția fizică la temperatură scăzută pentru a obține vid, având avantajele unei viteze mari de pompare, fără poluare și vid final ridicat. Principalii factori care afectează viteza de pompare a unei pompe criogenice sunt temperatura și suprafața pompei. În sistemele de epitaxie cu fascicule moleculare la scară largă, datorită cerinței ridicate pentru vid extrem, pompele criogenice sunt utilizate pe scară largă.
Dezavantajul pompelor criogenice este că acestea consumă o cantitate mare de azot lichid și au costuri de exploatare ridicate. Un sistem cu o unitate frigorifică cu circulație poate să nu consume azot lichid, dar poate aduce probleme corespunzătoare, cum ar fi consumul de energie, vibrațiile și zgomotul. Prin urmare, pompele criogenice sunt utilizate mai rar în echipamentele convenționale de laborator
Pompa absorbantă este un tip de pompă de vid care a fost utilizată pe scară largă în ultimii ani. Avantajul său este că adoptă complet adsorbția chimică, nu produce evaporare și poluare electromagnetică și este adesea folosit împreună cu pompe moleculare pentru a înlocui pompele de sublimare cu titan și pompele de ioni de pulverizare. Dezavantajul este că are un cost mai mare și timpi de regenerare limitati. Este utilizat în mod obișnuit în sistemele care necesită stabilitate ridicată la vid sau sunt foarte sensibile la câmpurile electromagnetice.
În plus, datorită faptului că pompa de aspirație nu necesită alimentare suplimentară în afară de activarea inițială, este adesea folosită ca pompă auxiliară pentru a crește viteza de pompare și gradul de vid în sistemele mari, ceea ce poate simplifica eficient sistemul.
