Помпы, якія звычайна выкарыстоўваюцца ў сістэмах звышвысокага вакууму

I. Механічныя помпы
Асноўная функцыя механічнага помпы - забяспечыць неабходны перадступенны вакуум для запуску турбамалекулярнага помпы.Механічныя помпы, якія звычайна выкарыстоўваюцца, у асноўным ўключаюць віхравыя сухія помпы, мембранныя помпы і механічныя помпы з алейным ушчыльненнем.
Мембранныя помпы маюць нізкую хуткасць адпампоўвання і звычайна выкарыстоўваюцца для невялікіх малекулярных помпавых установак з-за невялікага памеру.
Механічны помпа з масляным ушчыльненнем з'яўляецца найбольш часта выкарыстоўваным механічным помпай у мінулым, які характарызуецца вялікай хуткасцю адпампоўкі і добрым канчатковым вакуумам, недахопам з'яўляецца агульная наяўнасць вяртання алею, у сістэмах звышвысокага вакууму звычайна неабходна абсталяваць электрамагнітны клапан (для прадухілення выпадковага адключэння электрычнасці, выкліканага вяртаннем алею) і малекулярнага сіта (эфект адсарбцыі).
У апошнія гады ўсё больш выкарыстоўваецца спіральны сухі помпа. Перавага простая ў выкарыстанні і не вяртаецца да алею, толькі хуткасць адпампоўкі і канчатковы вакуум крыху горшыя, чым у алейных механічных помпаў.
Механічныя помпы з'яўляюцца асноўнай крыніцай шуму і вібрацыі ў лабараторыі, і лепш выбраць малашумны помпа і размясціць яго паміж абсталяваннем, дзе гэта магчыма, але апошняга часта няпроста дасягнуць з-за абмежаванняў працоўнай адлегласці.
II.Турбамалекулярныя помпы
Турбамалекулярныя помпы абапіраюцца на лопасці, якія верцяцца з высокай хуткасцю (звычайна каля 1000 абаротаў у хвіліну), каб дасягнуць накіраванага патоку газу.Стаўленне ціску выхлапу помпы да ціску на ўваходзе называецца ступенню сціску.Каэфіцыент сціску залежыць ад колькасці прыступак помпы, хуткасці і тыпу газу, агульная малекулярная маса сціску газу адносна высокая.Канчатковы вакуум турбамалекулярнай помпы звычайна лічыцца 10-9-10-10 мбар, і ў апошнія гады з бесперапынным прагрэсам тэхналогіі малекулярнай помпы канчатковы вакуум быў яшчэ больш палепшаны.
Паколькі перавагі турбамалекулярнага помпы рэалізуюцца толькі ў стане малекулярнага патоку (стане патоку, у якім сярэдні свабодны дыяпазон малекул газу значна большы за максімальны памер папярочнага перасеку канала), вакуумны помпа папярэдняй ступені з працоўным ціскам ад 1 да 10-2 Па патрабуецца.З-за высокай хуткасці кручэння лопасцей малекулярны помпа можа быць пашкоджаны або разбураны староннімі прадметамі, дрыгаценнем, ударам, рэзанансам або газавым ударам.Для пачаткоўцаў найбольш распаўсюджанай прычынай паломкі з'яўляецца газавы ўдар, выкліканы памылкамі ў эксплуатацыі.Пашкоджанне малекулярнай помпы таксама можа быць выклікана рэзанансам, выкліканым механічнай помпай.Гэты стан сустракаецца адносна рэдка, але патрабуе асаблівай увагі, таму што ён больш падступны і яго цяжка выявіць.

III.Распыляючы іённы помпа
Прынцып працы распыляльнага іённага помпы заключаецца ў выкарыстанні іёнаў, якія ўтвараюцца разрадам Пенінга, для бамбардзіроўкі тытанавай пласціны катода з адукацыяй свежай тытанавай плёнкі, такім чынам адсарбуючы актыўныя газы і аказваючы пэўны эфект пахавання інэртных газаў. .Перавагамі іённых помпаў з распыленнем з'яўляюцца добры канчатковы вакуум, адсутнасць вібрацыі, шуму, забруджвання, адпрацаваны і стабільны працэс, адсутнасць абслугоўвання і аднолькавая хуткасць адпампоўкі (за выключэннем інэртных газаў), іх кошт значна ніжэйшы, чым у малекулярных помпаў, што робіць іх надзвычай шырока выкарыстоўванымі ў сістэмах звышвысокага вакууму.Звычайна нармальны працоўны цыкл распыляючых іённых помпаў складае больш за 10 гадоў.
Іённыя помпы, як правіла, павінны быць вышэй за 10-7 мбар, каб працаваць належным чынам (праца пры горшым вакууме значна скарачае іх тэрмін службы), і, такім чынам, патрабуецца малекулярны помпавы набор для забеспячэння добрага вакууму перад этапам.Звычайнай практыкай з'яўляецца выкарыстанне іённага помпы + TSP у галоўнай камеры і малога малекулярнага помпы ва ўваходнай камеры.Падчас выпякання адкрыйце падлучаны ўстаўны клапан і дазвольце невялікай малекулярнай помпе стварыць пярэдні вакуум.
Варта адзначыць, што іённыя помпы менш здольныя да адсорбцыі інэртных газаў і іх максімальная хуткасць напампоўкі некалькі адрозніваецца ад хуткасці малекулярных помпаў, так што для вялікіх аб'ёмаў выкіду газаў або вялікай колькасці інэртных газаў патрабуецца малекулярны помпавы набор.Акрамя таго, іённы помпа падчас працы стварае электрамагнітнае поле, якое можа выклікаць перашкоды ў асабліва адчувальных сістэмах.
IV.Тытанавыя сублимационные помпы
Тытанавыя сублімацыйныя помпы працуюць, абапіраючыся на выпарэнне металічнага тытана для фарміравання тытанавай плёнкі на сценках камеры для хемосорбцыі.Перавагамі сублімацыйных помпаў з тытана з'яўляюцца простая канструкцыя, нізкі кошт, лёгкае абслугоўванне, адсутнасць выпраменьвання і вібрацыі.
Тытанавыя сублімацыйны помпы звычайна складаюцца з 3 тытанавых нітак (для прадухілення выгарання) і выкарыстоўваюцца ў спалучэнні з малекулярнымі або іённымі помпамі для забеспячэння выдатнага выдалення вадароду.Яны з'яўляюцца найбольш важнымі вакуумнымі помпамі ў дыяпазоне 10-9-10-11 мбар і ўсталёўваюцца ў большасці камер звышвысокага вакууму, дзе патрабуецца высокі ўзровень вакууму.
Недахопам тытанавых сублімацыйных помпаў з'яўляецца неабходнасць рэгулярнага распылення тытана, вакуум пагаршаецца прыкладна на 1-2 парадку падчас распылення (на працягу некалькіх хвілін), таму ў некаторых камерах з асаблівымі патрэбамі патрабуецца выкарыстанне NEG.таксама, для адчувальных да тытану узораў/прылад, трэба быць асцярожным, каб пазбегнуць размяшчэння помпы для сублімацыі тытана.
V. Крыягенныя помпы
Крыягенныя помпы ў асноўным абапіраюцца на нізкатэмпературную фізічную адсорбцыю для атрымання вакууму з перавагамі высокай хуткасці адпампоўкі, адсутнасці забруджванняў і высокага канчатковага вакууму.Асноўнымі фактарамі, якія ўплываюць на хуткасць адпампоўкі крыягенных помпаў, з'яўляюцца тэмпература і плошча паверхні помпы.У вялікіх сістэмах малекулярна-прамянёвай эпітаксіі крыягенныя помпы шырока выкарыстоўваюцца з-за высокіх патрабаванняў да канчатковага вакууму.
Недахопамі крыягенных помпаў з'яўляюцца вялікі расход вадкага азоту і вялікія эксплуатацыйныя выдаткі.Сістэмы з рэцыркуляцыйнымі чиллерами можна выкарыстоўваць без спажывання вадкага азоту, але гэта цягне за сабой адпаведныя праблемы спажывання энергіі, вібрацыі і шуму.Па гэтай прычыне крыягенныя помпы радзей выкарыстоўваюцца ў звычайным лабараторным абсталяванні.
VI.Аспірацыйныя помпы (NEG)
Помпа ўсмоктваючага агента з'яўляецца адной з найбольш часта выкарыстоўваных вакуумных помпаў у апошнія гады, яе перавагай з'яўляецца поўнае выкарыстанне хімічнай адсорбцыі, адсутнасць паравага пакрыцця і электрамагнітнага забруджвання, часта выкарыстоўваецца ў спалучэнні з малекулярнымі помпамі замест тытанавых сублімацыйных помпаў і распылення іёнаў. помпы, недахопам з'яўляецца высокі кошт і абмежаваную колькасць рэгенерацый, звычайна выкарыстоўваюцца ў сістэмах з высокімі патрабаваннямі да стабільнасці вакууму або вельмі адчувальныя да электрамагнітных палёў.
Акрамя таго, паколькі помпа аспіратара не патрабуе дадатковага падлучэння да электрасілкавання пасля першапачатковай актывацыі, яна таксама часта выкарыстоўваецца ў вялікіх сістэмах у якасці дапаможнага помпы для павелічэння хуткасці адпампоўкі і павышэння ўзроўню вакууму, што можа эфектыўна спрасціць сістэму.

Малюнак: Працоўны ціск для розных тыпаў помпаў.Карычневыя стрэлкі паказваюць максімальна дапушчальны дыяпазон працоўнага ціску, а паўтлустыя зялёныя часткі паказваюць агульны дыяпазон працоўнага ціску.