Pompe comunemente usate in sistemi di vacuum ultra-altu

I. Pompe meccaniche
A funzione principale di a pompa meccanica hè di furnisce u vacuum pre-stadiu necessariu per l'iniziu di a pompa turbomolecular.Pompe meccaniche comunemente usate includenu principalmente pompe secche vortex, pompe a diafragma è pompe meccaniche sigillate à l'oliu.
I pompe di diafragma anu una bassa velocità di pompazione è sò generalmente aduprate per i picculi gruppi di pompa moleculare per via di a piccula dimensione.
A pompa meccanica sigillata d'oliu hè a pompa meccanica più usata in u passatu, carattarizata da una grande vitezza di pumping è un bonu vacuum finale, u svantaghju hè l'esistenza generale di u ritornu di l'oliu, in i sistemi di vacuum ultra-altu in generale deve esse equipatu di valvula solenoide. (per prevene un fallimentu di energia accidintali causatu da u ritornu di l'oliu) è u tagliu moleculare (effettu adsorption).
In l'ultimi anni, u più utilizatu hè a pompa di scorrimentu secca. U vantaghju hè simplice d'utilizà è ùn torna micca à l'oliu, solu a vitezza di pumping è u vacuum finale hè pocu peggiu di quellu di pompe meccaniche sigillate à l'oliu.
I pompi meccanichi sò una fonte principale di rumore è vibrazione in u laboratoriu è hè megliu sceglie una pompa à pocu rumore è mettela trà l'equipaggiu induve hè pussibule, ma l'ultime ùn hè spessu micca faciule da ottene per via di e restrizioni di distanza di travagliu.
II.Pompe turbomolecular
E pompe turbomoleculari si basanu in pale rotanti à alta velocità (di solitu circa 1000 rivoluzioni per minutu) per ottene un flussu direzionale di gas.U rapportu di a pressione di scarico di a pompa à a pressione di ingressu hè chjamatu rapportu di compressione.U rapportu di cumpressione hè in relazione cù u numeru di fasi di a pompa, a vitezza è u tipu di gasu, u pesu moleculare generale di a compressione di gas hè relativamente altu.L'ultime vacuum di una pompa turbomolecular hè generalmente cunsiderata cum'è 10-9-10-10 mbar, è in l'ultimi anni, cù u prugressu cuntinuu di a tecnulugia di pompa molekulari, l'ultimu vacuum hè statu migliuratu più.
Siccomu i vantaghji di una pompa turbomolecular sò realizati solu in un statu di flussu moleculare (un statu di flussu in u quale a gamma libera media di e molécule di gas hè assai più grande di a dimensione massima di a sezione trasversale di u duct), una pompa di vacuum pre-stage. cù una pressione di funziunamentu di 1 à 10-2 Pa hè necessariu.A causa di l'alta velocità di rotazione di e pale, a pompa moleculare pò esse dannata o distrutta da oggetti stranieri, jitter, impattu, risonanza o scossa di gas.Per i principianti, a causa più cumuna di danni hè u scossa di gas causata da l'errore di u funziunamentu.U dannu à una pompa moleculare pò ancu esse causatu da a risonanza attivata da una pompa meccanica.Sta cundizione hè relativamente rara, ma esige una attenzione particulari perchè hè più insidiosa è micca facilmente detectata.

III.Pompa à ioni sputtering
U principiu di funziunamentu di a pompa di ioni sputtering hè di utilizà l'ioni generati da a scarica di Penning per bombardà a piastra di titaniu di u catodu per furmà un film di titaniu frescu, adsorbendu cusì i gasi attivi è avè un certu effettu di sepultura nantu à i gasi inerti. .I vantaghji di e pompe di ioni sputtering sò un bonu vacuum finale, senza vibrazione, senza rumore, senza contaminazione, un prucessu maturu è stabile, senza mantenimentu è à a listessa velocità di pumping (eccettu i gasi inerti), u so costu hè assai più bassu di e pompe molecolari. chì li face assai largamente utilizati in sistemi di vacuum ultra-altu.Di solitu, u ciculu normale di u funziunamentu di e pompe di ioni sputtering hè più di 10 anni.
I pompi di ioni in generale necessitanu esse sopra à 10-7 mbar per travaglià bè (travaglià à i vacuums peghju riduce significativamente a so vita) è per quessa necessitanu un set di pompa moleculare per furnisce un bonu vacuum pre-stadiu.Hè una pratica cumuna di utilizà una pompa ionica + TSP in a camera principale è una piccula pompa molecular set in a camera d'ingressu.Quandu si cuce, apre a valvola di inserimentu cunnessu è lasciate chì a piccula pompa moleculare furnisce u vacu frontale.
Hè da nutà chì e pompe di ioni sò menu capaci di adsorption di gasi inerti è a so velocità massima di pumping differisce un pocu da quella di e pompe molecolari, cusì chì per grandi volumi di gassing o grandi quantità di gasi inerti, un set di pompa moleculare hè necessariu.Inoltre, a pompa di ioni genera un campu elettromagneticu durante u funziunamentu, chì pò interferiscenu cù sistemi particularmente sensibili.
IV.Pompe di sublimazione di titaniu
I pompi di sublimazione di titaniu sò basati nantu à l'evaporazione di titaniu metallicu per furmà una film di titaniu nantu à i muri di a camera per a chimisorption.I vantaghji di e pompe di sublimazione di titaniu sò custruzzione simplice, low cost, mantenimentu faciule, senza radiazione è senza vibrazione.
I pompi di sublimazione di titaniu sò generalmente custituiti da 3 filamenti di titaniu (per prevene a brusgia) è sò usati in cumminazione cù pompe moleculari o ioniche per furnisce una rimozione eccellente di l'idrogenu.Sò e pompe di vacuum più impurtanti in a gamma 10-9-10-11 mbar è sò stallate in a maiò parte di e camere di vacuum ultra-altu induve sò richiesti livelli di vacuum alti.
U svantaghju di e pompe di sublimazione di titaniu hè a necessità di sputtering regulare di titaniu, u vacuum si deteriora da circa 1-2 ordini di grandezza durante a sputtering (in pochi minuti), per quessa, certe camere cù bisogni specifichi necessitanu l'usu di NEG.Inoltre, per i campioni / dispusitivi sensibili à u titaniu, a cura deve esse pigliatu per evità u locu di a pompa di sublimazione di titaniu.
V. Pompe criogeniche
E pompe criogeniche si basanu principalmente nantu à l'adsorzione fisica à bassa temperatura per ottene u vacuum, cù i vantaghji di una velocità di pompa alta, senza contaminazione è un altu vacuum finale.I fatturi principali chì affettanu a velocità di pompamentu di e pompe criogeniche sò a temperatura è a superficia di a pompa.In i grandi sistemi di epitassi di fasci moleculari, e pompe criogeniche sò largamente usate per via di l'alti requisiti di vacuum finale.
I svantaghji di e pompe criogeniche sò l'altu cunsumu di nitrogenu liquidu è l'alti costi operativi.Sistemi cù chillers di recirculazione pò esse usatu senza cunsumà nitrogenu liquidu, ma questu porta cun ellu i prublemi currispondenti di cunsumu d'energia, vibrazione è rumore.Per quessa, e pompe criogeniche sò menu cumunimenti aduprate in l'equipaggiu di laboratoriu cunvinziunali.
VI.Pompe d'aspiration (NEG)
A pompa di l'agentu di aspirazione hè una di e pompe di vacuum più usate in l'ultimi anni, u so vantaghju hè l'usu cumpletu di l'adsorzione chimica, senza vapore plating è contaminazione elettromagnetica, spessu usata in cunjunzione cù pompe molecolari per piglià u postu di pompe di sublimazione di titaniu è ioni sputtering. pumps, u svantaghju hè u costu altu è u numeru limitatu di regenerazioni, di solitu usatu in sistemi cù esigenze elevate di stabilità di vacuum o assai sensibili à i campi elettromagnetici.
Inoltre, cum'è a pompa di l'aspiratore ùn necessita micca una cunnessione di alimentazione supplementaria oltre l'attivazione iniziale, hè ancu spessu usata in i grandi sistemi cum'è una pompa ausiliaria per aumentà a velocità di pumping è migliurà u livellu di vacuum, chì pò simplificà in modu efficace u sistema.

Figura: Pressioni di travagliu per diversi tipi di pompe.E frecce marroni mostranu a gamma di pressione operativa massima permissibile è e parti verdi in grassetto mostranu a gamma di pressione di travagliu cumuni.