Pumpe koje se obično koriste u sistemima sa ultra visokim vakuumom

I. Mehaničke pumpe
Glavna funkcija mehaničke pumpe je da obezbedi neophodan predstepeni vakuum za pokretanje turbomolekularne pumpe.Obično korištene mehaničke pumpe uključuju uglavnom vrtložne suhe pumpe, membranske pumpe i mehaničke pumpe sa uljnim zaptivkama.
Membranske pumpe imaju malu brzinu pumpanja i uglavnom se koriste za male molekularne pumpne setove zbog male veličine.
Mehanička pumpa zatvorena uljem je najčešće korištena mehanička pumpa u prošlosti, koju karakterizira velika brzina pumpanja i dobar krajnji vakuum, nedostatak je općenito postojanje povrata ulja, u sistemima s ultra visokim vakuumom općenito je potrebno opremiti elektromagnetnim ventilom (za sprječavanje slučajnog nestanka struje uzrokovanog povratom ulja) i molekularno sito (efekt adsorpcije).
Posljednjih godina sve se više koristi spiralna suha pumpa. Prednost je jednostavna za korištenje i ne vraća se u ulje, samo je brzina pumpanja i krajnji vakuum nešto lošiji od onih kod mehaničkih pumpi sa zaptivnim uljem.
Mehaničke pumpe su glavni izvor buke i vibracija u laboratoriji i bolje je izabrati pumpu niske buke i postaviti je između opreme gdje je to moguće, ali ovo posljednje često nije lako postići zbog ograničenja radne udaljenosti.
II.Turbomolekularne pumpe
Turbo molekularne pumpe se oslanjaju na velike brzine rotirajućih lopatica (obično oko 1000 okretaja u minuti) kako bi postigle usmjereni protok plina.Odnos izduvnog pritiska pumpe i ulaznog pritiska naziva se kompresijski odnos.Omjer kompresije je povezan s brojem stupnjeva pumpe, brzinom i vrstom plina, opća molekularna težina kompresije plina je relativno visoka.Općenito se smatra da je krajnji vakuum turbomolekularne pumpe 10-9-10-10 mbar, a posljednjih godina, uz kontinuirani napredak tehnologije molekularne pumpe, krajnji vakuum je dodatno poboljšan.
Kako se prednosti turbomolekularne pumpe ostvaruju samo u stanju molekularnog protoka (stanje protoka u kojem je prosječni slobodni raspon molekula plina mnogo veći od maksimalne veličine poprečnog presjeka kanala), vakuumska pumpa prije faze sa radnim pritiskom od 1 do 10-2 Pa.Zbog velike brzine rotacije lopatica, molekularna pumpa se može oštetiti ili uništiti stranim predmetima, podrhtavanjem, udarom, rezonancom ili plinskim udarom.Za početnike, najčešći uzrok oštećenja je plinski šok uzrokovan greškama u radu.Oštećenje molekularne pumpe također može biti uzrokovano rezonancom koju pokreće mehanička pumpa.Ovo stanje je relativno rijetko, ali zahtijeva posebnu pažnju jer je podmuklije i nije ga lako otkriti.

III.Jonska pumpa za raspršivanje
Princip rada jonske pumpe za raspršivanje je da koristi ione generisane Peningovim pražnjenjem za bombardovanje titanijumske ploče katode kako bi se formirao svež titanijumski film, adsorbujući tako aktivne gasove i imajući određeni efekat zakopavanja i na inertne gasove. .Prednosti ionskih pumpi za raspršivanje su dobar krajnji vakuum, bez vibracija, bez buke, bez zagađenja, zreo i stabilan proces, bez održavanja i pri istoj brzini pumpanja (osim inertnih plinova), njihova cijena je mnogo niža od molekularnih pumpi, što ih čini izuzetno širokom upotrebom u sistemima ultra visokog vakuuma.Obično je normalan radni ciklus jonskih pumpi za raspršivanje više od 10 godina.
Jonske pumpe općenito moraju biti iznad 10-7 mbar da bi ispravno radile (rad na lošijem vakuumu značajno skraćuje njihov vijek trajanja) i stoga im je potreban set molekularnih pumpi kako bi se osigurao dobar vakuum prije faze.Uobičajena je praksa da se koristi jonska pumpa + TSP u glavnoj komori i mali molekularni pumpni set u ulaznoj komori.Prilikom pečenja otvorite spojeni ventil za umetanje i pustite da agregat male molekularne pumpe obezbijedi prednji vakuum.
Treba napomenuti da su jonske pumpe manje sposobne za adsorpciju inertnih plinova i njihova maksimalna brzina pumpanja se donekle razlikuje od brzine molekularnih pumpi, tako da je za velike količine ispumpavanja ili velike količine inertnih plinova potreban molekularni pumpni set.Osim toga, jonska pumpa stvara elektromagnetno polje tokom rada, što može ometati posebno osjetljive sisteme.
IV.Titanijumske sublimacione pumpe
Titanijumske sublimacione pumpe rade tako što se oslanjaju na isparavanje metalnog titanijuma da bi se formirao titanijumski film na zidovima komore za hemisorpciju.Prednosti titanijumskih sublimacionih pumpi su jednostavna konstrukcija, niska cena, lako održavanje, bez zračenja i vibracija.
Titanijumske sublimacione pumpe se obično sastoje od 3 titanijumske filamente (kako bi se sprečilo pregorevanje) i koriste se u kombinaciji sa molekularnim ili jonskim pumpama da bi se obezbedilo odlično uklanjanje vodonika.One su najvažnije vakuum pumpe u opsegu 10-9-10-11 mbar i ugrađene su u većinu ultravisokih vakuumskih komora gdje su potrebni visoki nivoi vakuuma.
Nedostatak titanijumskih sublimacionih pumpi je potreba za redovnim raspršivanjem titanijuma, vakuum se pogoršava za oko 1-2 reda veličine tokom raspršivanja (u roku od nekoliko minuta), stoga određene komore sa specifičnim potrebama zahtevaju upotrebu NEG-a.također, za uzorke/uređaje osjetljive na titan, treba voditi računa da se izbjegne lokacija pumpe za sublimaciju titanijuma.
V. Kriogene pumpe
Kriogene pumpe se uglavnom oslanjaju na fizičku adsorpciju na niskim temperaturama za postizanje vakuuma, uz prednosti velike brzine pumpanja, bez zagađenja i visokog krajnjeg vakuuma.Glavni faktori koji utiču na brzinu pumpanja kriogenih pumpi su temperatura i površina pumpe.U sistemima epitaksije velikih molekularnih zraka, kriogene pumpe se široko koriste zbog visokih zahtjeva za krajnjim vakuumom.
Nedostaci kriogenih pumpi su velika potrošnja tekućeg dušika i visoki operativni troškovi.Sistemi sa recirkulacijskim rashladnim uređajima mogu se koristiti bez potrošnje tekućeg dušika, ali to sa sobom nosi odgovarajuće probleme potrošnje energije, vibracija i buke.Iz tog razloga, kriogene pumpe se rjeđe koriste u konvencionalnoj laboratorijskoj opremi.
VI.Aspiratorske pumpe (NEG)
Pumpa za usisno sredstvo je jedna od najčešće korištenih vakuum pumpi u posljednjih nekoliko godina, njena prednost je potpuna upotreba kemijske adsorpcije, bez parne obloge i elektromagnetskog zagađenja, često se koristi u kombinaciji s molekularnim pumpama kako bi zauzele mjesto pumpi za sublimaciju titana i raspršivanja jona pumpe, nedostatak je visoka cijena i ograničen broj regeneracija, obično se koriste u sistemima s visokim zahtjevima za vakuumsku stabilnost ili visoko osjetljivim na elektromagnetna polja.
Osim toga, kako aspiratorska pumpa ne zahtijeva dodatni priključak za napajanje nakon početnog aktiviranja, ona se također često koristi u velikim sistemima kao pomoćna pumpa za povećanje brzine pumpanja i poboljšanje nivoa vakuuma, što može efikasno pojednostaviti sistem.

Slika ：Radni pritisci za različite tipove pumpi.Smeđe strelice pokazuju maksimalno dozvoljeni opseg radnog pritiska, a podebljani zeleni delovi pokazuju uobičajeni opseg radnog pritiska.