Çox yüksək vakuum sistemlərində istifadə olunan nasoslar

I. Mexanik nasoslar
Mexanik nasosun əsas funksiyası turbomolekulyar nasosun işə salınması üçün lazımi mərhələ öncəsi vakuumu təmin etməkdir.Tez-tez istifadə olunan mexaniki nasoslara əsasən burulğanlı quru nasoslar, diafraqma nasosları və yağ möhürlənmiş mexaniki nasoslar daxildir.
Diafraqma nasosları aşağı nasos sürətinə malikdir və kiçik ölçülərə görə ümumiyyətlə kiçik molekulyar nasos dəstləri üçün istifadə olunur.
Yağ möhürlənmiş mexaniki nasos keçmişdə ən çox istifadə edilən mexaniki nasosdur, böyük nasos sürəti və yaxşı son vakuum ilə xarakterizə olunur, dezavantaj yağın geri qaytarılmasının ümumi mövcudluğudur, ultra yüksək vakuum sistemlərində ümumiyyətlə solenoid klapan ilə təchiz olunmalıdır. (yağ qaytarılması nəticəsində yaranan təsadüfi elektrik kəsilməsinin qarşısını almaq üçün) və molekulyar ələk (adsorbsiya effekti).
Son illərdə daha çox fırlanan quru nasosdan istifadə olunur. Üstünlük istifadəsi sadədir və yağa qayıtmır, sadəcə nasos sürəti və son vakuum yağla bağlanmış mexaniki nasoslardan bir qədər pisdir.
Mexanik nasoslar laboratoriyada səs-küy və vibrasiyanın əsas mənbəyidir və aşağı səs-küylü nasos seçmək və mümkün olduğu yerlərdə onu avadanlıqlar arasında yerləşdirmək daha yaxşıdır, lakin iş məsafəsinin məhdudlaşdırılması səbəbindən ikinciyə nail olmaq çox vaxt asan olmur.
II.Turbomolekulyar nasoslar
Turbo molekulyar nasoslar istiqamətli qaz axınına nail olmaq üçün yüksək sürətli fırlanan qanadlara (adətən dəqiqədə 1000 dövrə) əsaslanır.Pompanın işlənmiş təzyiqinin giriş təzyiqinə nisbəti sıxılma nisbəti adlanır.Sıxılma nisbəti nasosun mərhələlərinin sayına, sürətinə və qazın növünə bağlıdır, qazın sıxılmasının ümumi molekulyar çəkisi nisbətən yüksəkdir.Turbomolekulyar nasosun son vakuumu ümumiyyətlə 10-9-10-10 mbar hesab olunur və son illərdə molekulyar nasos texnologiyasının davamlı inkişafı ilə son vakuum daha da təkmilləşdirilmişdir.
Turbomolekulyar nasosun üstünlükləri yalnız molekulyar axın vəziyyətində (qaz molekullarının orta sərbəst diapazonunun kanal kəsişməsinin maksimum ölçüsündən çox böyük olduğu bir axın vəziyyəti) həyata keçirildiyindən, mərhələ öncəsi vakuum nasosu. 1 ilə 10-2 Pa arasında işləmə təzyiqi tələb olunur.Kanatların yüksək fırlanma sürətinə görə, molekulyar nasos yad cisimlər, titrəmə, zərbə, rezonans və ya qaz şoku ilə zədələnə və ya məhv edilə bilər.Yeni başlayanlar üçün zərərin ən çox yayılmış səbəbi əməliyyat səhvləri nəticəsində yaranan qaz şokudur.Molekulyar nasosun zədələnməsinə mexaniki nasosun yaratdığı rezonans da səbəb ola bilər.Bu vəziyyət nisbətən nadirdir, lakin xüsusi diqqət tələb edir, çünki daha məkrlidir və asanlıqla aşkar edilmir.

III.Püskürtmə ion pompası
Püskürtmə ion nasosunun iş prinsipi Penning boşalması ilə yaranan ionlardan istifadə edərək, katodun titan plitəsini bombalamaq üçün təzə titan filmi yaratmaq, beləliklə aktiv qazları adsorbsiya etmək və inert qazlara da müəyyən basdırıcı təsir göstərməkdir. .Püskürtmə ion nasoslarının üstünlükləri yaxşı son vakuum, vibrasiya, səs-küy, çirklənmə, yetkin və sabit bir proses, texniki xidmətin olmaması və eyni nasos sürətində (inert qazlar istisna olmaqla), onların dəyəri molekulyar nasoslardan xeyli aşağıdır, bu da onları ultra yüksək vakuum sistemlərində son dərəcə geniş istifadə edir.Adətən püskürən ion nasoslarının normal işləmə dövrü 10 ildən çoxdur.
İon nasoslarının düzgün işləməsi üçün ümumiyyətlə 10-7 mbar-dan yuxarı olmalıdır (daha pis vakuumlarda işləmək onların ömrünü əhəmiyyətli dərəcədə azaldır) və buna görə də mərhələ öncəsi yaxşı vakuum təmin etmək üçün molekulyar nasos dəsti tələb olunur.Əsas kamerada ion nasosu + TSP-dən və giriş kamerasında kiçik molekulyar nasosdan istifadə etmək adi bir təcrübədir.Pişirərkən, qoşulmuş daxiletmə qapağını açın və kiçik molekulyar nasos dəstinin ön vakuumu təmin etməsinə icazə verin.
Qeyd etmək lazımdır ki, ion nasoslarının inert qazların adsorbsiya qabiliyyəti azdır və onların maksimal nasos sürəti molekulyar nasosların sürətindən bir qədər fərqlənir, belə ki, böyük həcmdə qazın çıxarılması və ya böyük miqdarda inert qazlar üçün molekulyar nasos dəsti tələb olunur.Bundan əlavə, ion pompası əməliyyat zamanı elektromaqnit sahəsi yaradır ki, bu da xüsusilə həssas sistemlərə müdaxilə edə bilər.
IV.Titan sublimasiya nasosları
Titan sublimasiya nasosları kimyəvi sorbsiya üçün kameranın divarlarında titan filmi yaratmaq üçün metal titanın buxarlanmasına əsaslanaraq işləyir.Titan sublimasiya nasoslarının üstünlükləri sadə tikinti, aşağı qiymət, asan təmir, radiasiya və vibrasiya səs-küyünün olmamasıdır.
Titan sublimasiya nasosları adətən 3 titan filamentindən ibarətdir (yanmağın qarşısını almaq üçün) və əla hidrogenin çıxarılmasını təmin etmək üçün molekulyar və ya ion nasosları ilə birlikdə istifadə olunur.Onlar 10-9-10-11 mbar diapazonunda ən vacib vakuum nasoslarıdır və yüksək vakuum səviyyələrinin tələb olunduğu ultra yüksək vakuum kameralarının əksəriyyətində quraşdırılır.
Titan sublimasiya nasoslarının dezavantajı titanın müntəzəm püskürtülməsinə ehtiyacdır, püskürmə zamanı vakuum təxminən 1-2 böyüklük əmri ilə pisləşir (bir neçə dəqiqə ərzində), buna görə də xüsusi ehtiyacları olan bəzi kameralar NEG istifadəsini tələb edir.həmçinin titana həssas nümunələr/cihazlar üçün titan sublimasiya nasosunun yerinin qarşısını almaq üçün diqqətli olmaq lazımdır.
V. Kriogen nasoslar
Kriogen nasoslar yüksək nasos sürəti, çirklənmə və yüksək son vakuum üstünlükləri ilə vakuum əldə etmək üçün əsasən aşağı temperaturlu fiziki adsorbsiyaya əsaslanır.Kriogen nasosların nasos sürətinə təsir edən əsas amillər temperatur və nasosun səth sahəsidir.Böyük molekulyar şüa epitaksiya sistemlərində yüksək son vakuum tələblərinə görə kriogen nasoslar geniş istifadə olunur.
Kriogen nasosların çatışmazlıqları maye azotun yüksək istehlakı və yüksək əməliyyat xərcləridir.Sirkulyasiya edən soyuducuları olan sistemlər maye azot istehlak etmədən istifadə edilə bilər, lakin bu, müvafiq enerji istehlakı, vibrasiya və səs-küy problemlərini gətirir.Bu səbəbdən, kriogen nasoslar adi laboratoriya avadanlıqlarında daha az istifadə olunur.
VI.Aspirator nasosları (NEG)
Emiş agenti nasosu son illərdə daha çox istifadə edilən vakuum nasoslarından biridir, onun üstünlüyü kimyəvi adsorbsiyadan tam istifadə, buxarlanma və elektromaqnit çirklənməsinin olmamasıdır, tez-tez titan sublimasiya nasosları və püskürən ionların yerini almaq üçün molekulyar nasoslarla birlikdə istifadə olunur. nasoslar, dezavantaj yüksək qiymət və məhdud sayda regenerasiyadır, adətən vakuum sabitliyinə yüksək tələblər olan və ya elektromaqnit sahələrinə yüksək həssas olan sistemlərdə istifadə olunur.
Bundan əlavə, aspirator pompası ilkin aktivləşdirmədən başqa heç bir əlavə enerji təchizatı bağlantısı tələb etmədiyi üçün o, həmçinin nasosun sürətini artırmaq və vakuum səviyyəsini yaxşılaşdırmaq üçün tez-tez böyük sistemlərdə köməkçi nasos kimi istifadə olunur ki, bu da sistemi effektiv şəkildə sadələşdirə bilər.

Şəkil: Müxtəlif növ nasoslar üçün iş təzyiqləri.Qəhvəyi oxlar icazə verilən maksimum iş təzyiqi diapazonunu, qalın rəngli yaşıl hissələr isə ümumi iş təzyiqi diapazonunu göstərir.