Pumpiloj ofte uzataj en ultra-altaj vakuaj sistemoj

I. Mekanikaj pumpiloj
La ĉefa funkcio de la mekanika pumpilo estas provizi la necesan antaŭ-stadian vakuon por la ekfunkciigo de la turbomolekula pumpilo.Ofte uzataj mekanikaj pumpiloj inkluzivas ĉefe vorticajn sekajn pumpilojn, diafragmpumpilojn kaj ole-sigelitajn mekanikajn pumpilojn.
Diafragmpumpiloj havas malaltan pumpadrapidecon kaj estas ĝenerale uzitaj por malgrandaj molekulaj pumpiloj pro la malgranda grandeco.
La ole-sigelita mekanika pumpilo estas la plej uzata mekanika pumpilo en la pasinteco, karakterizita de granda pumpa rapido kaj bona fina vakuo, la malavantaĝo estas la ĝenerala ekzisto de oleo-reveno, en ultra-altaj vakuaj sistemoj ĝenerale devas esti ekipitaj per solenoida valvo. (por malhelpi hazardan kurentpaneon kaŭzitan de oleo-reveno) kaj molekula kribrilo (adsorba efiko).
En la lastaj jaroj, la pli uzata estas la rula seka pumpilo.La avantaĝo estas simpla uzebla kaj ne revenas al oleo, nur la pumpado-rapido kaj finfina vakuo estas iomete pli malbona ol tiu de ole-fermitaj mekanikaj pumpiloj.
Mekanikaj pumpiloj estas ĉefa fonto de bruo kaj vibro en la laboratorio kaj estas pli bone elekti malaltan bruan pumpilon kaj meti ĝin inter ekipaĵoj kie eblas, sed ĉi-lasta ofte ne facile atingeblas pro labordistancaj limigoj.
II.Turbomolekulaj pumpiloj
Turbo-molekulaj pumpiloj dependas de altrapidaj rotaciaj ventiloj (kutime proksimume 1000 revolucioj je minuto) por atingi direktan fluon de gaso.La rilatumo de la degaspremo de la pumpilo al la enirpremo estas nomita la densigproporcio.La kunprema proporcio rilatas al la nombro da stadioj de la pumpilo, la rapido kaj la tipo de gaso, la ĝenerala molekula pezo de la gasa kunpremo estas relative alta.La finfina vakuo de turbomolekula pumpilo estas ĝenerale konsiderata kiel 10-9-10-10 mbar, kaj en la lastaj jaroj, kun la daŭra progreso de molekula pumpteknologio, la finfina vakuo estis plu plibonigita.
Ĉar la avantaĝoj de turbomolekula pumpilo realiĝas nur en molekula fluoŝtato (fluoŝtato en kiu la meza libera intervalo de la gasmolekuloj estas multe pli granda ol la maksimuma grandeco de la dukta sekco), antaŭ-etapa vakupumpilo kun operacia premo de 1 ĝis 10-2 Pa necesas.Pro la alta rotacia rapideco de la paletoj, la molekula pumpilo povas esti difektita aŭ detruita de fremdaj objektoj, tremo, efiko, resonanco aŭ gasŝoko.Por komencantoj, la plej ofta kaŭzo de damaĝo estas gasŝoko kaŭzita de operaciaj eraroj.Difekto en molekula pumpilo ankaŭ povas esti kaŭzita de resonanco ekigita de mekanika pumpilo.Ĉi tiu kondiĉo estas relative malofta sed postulas specialan atenton ĉar ĝi estas pli insida kaj ne facile detektebla.

III.Ŝpruciga jonpumpilo
La funkciprincipo de la ŝpruciga jonpumpilo estas uzi la jonojn generitajn de la Penning-senŝargiĝo por bombadi la titanan platon de la katodo por formi freŝan titanan filmon, tiel adsorbante la aktivajn gasojn kaj havante certan entombigan efikon ankaŭ sur la inertaj gasoj. .La avantaĝoj de ŝprucado de jonpumpiloj estas bona finfina vakuo, neniu vibrado, neniu bruo, neniu poluo, matura kaj stabila procezo, neniu prizorgado kaj je la sama pumpadrapideco (krom inertaj gasoj), ilia kosto estas multe pli malalta ol molekulaj pumpiloj, kio faras ilin ekstreme vaste uzataj en ultra-altaj vakuaj sistemoj.Kutime la normala mastruma ciklo de ŝprucantaj jonpumpiloj estas pli ol 10 jaroj.
Jonpumpiloj ĝenerale devas esti super 10-7 mbar por funkcii konvene (labori ĉe pli malbonaj vakuoj signife reduktas sian vivdaŭron) kaj tial postulas molekulan pumpilaron por disponigi bonan antaŭfazan vakuon.Estas ofta praktiko uzi jonpumpilon + TSP en la ĉefkamero kaj malgrandan molekula pumpilon fiksitan en la enirkamero.Dum bakado, malfermu la ligitan enmetvalvon kaj lasu la malgrandan molekulan pumpilaron provizi la antaŭan vakuon.
Devus notiĝi ke jonpumpiloj estas malpli kapablaj je adsorbado de inertaj gasoj kaj ilia maksimuma pumpadrapideco diferencas iom de tiu de molekulaj pumpiloj, tiel ke por grandaj ekstergasaj volumoj aŭ grandaj kvantoj de inertaj gasoj, molekula pumpilo estas postulata.Krome, la jonpumpilo generas elektromagnetan kampon dum operacio, kiu povas malhelpi precipe sentemajn sistemojn.
IV.Titanaj sublimadpumpiloj
Titanaj sublimadpumpiloj funkcias fidante je la vaporiĝo de metala titanio por formi titanfilmon sur la kamermuroj por kemisorbado.La avantaĝoj de titanaj sublimaj pumpiloj estas simpla konstruado, malalta kosto, facila prizorgado, neniu radiado kaj neniu vibra bruo.
Titanaj sublimadpumpiloj kutime konsistas el 3 titanaj filamentoj (por malhelpi forbruligo) kaj estas uzitaj en kombinaĵo kun molekulaj aŭ jonaj pumpiloj por disponigi bonegan hidrogenforigon.Ili estas la plej gravaj vakupumpiloj en la 10-9-10-11 mbar-intervalo kaj estas konvenitaj en la plej multaj ultra-altaj vakuoĉambroj kie altaj vakuniveloj estas postulataj.
La malavantaĝo de titanaj sublimadpumpiloj estas la bezono de regula sputterado de titanio, la vakuo plimalboniĝas je ĉirkaŭ 1-2 grandordoj dum sputtering (ene de kelkaj minutoj), tial certaj ĉambroj kun specifaj bezonoj postulas la uzon de NEG.ankaŭ, por titanaj sentemaj specimenoj/aparatoj, oni zorgu por eviti la lokon de la titana sublimiga pumpilo.
V. Kriogenaj pumpiloj
Kriogenaj pumpiloj plejparte dependas de malalta temperaturo fizika adsorbado por akiri vakuon, kun la avantaĝoj de alta pumpa rapido, neniu poluo kaj alta finfina vakuo.La ĉefaj faktoroj influantaj la pumpadrapidecon de kriogenaj pumpiloj estas temperaturo kaj la surfacareo de la pumpilo.En grandaj molekulaj trabaj epitaksisistemoj, kriogenaj pumpiloj estas vaste uzataj pro la altaj finfinaj vakupostuloj.
La malavantaĝoj de kriogenaj pumpiloj estas la alta konsumo de likva nitrogeno kaj altaj operaciaj kostoj.Sistemoj kun recirkulaj malvarmigiloj povas esti uzataj sen konsumi likvan nitrogenon, sed ĉi tio kunportas la respondajn problemojn de energikonsumo, vibrado kaj bruo.Tial, kriogenaj pumpiloj estas malpli ofte uzitaj en konvencia laboratoria ekipaĵo.
VI.Aspirpumpiloj (NEG)
Pumpilo de suĉa agento estas unu el la plej uzataj vakupumpiloj en la lastaj jaroj, ĝia avantaĝo estas la kompleta uzo de kemia adsorbado, neniu vapora tegaĵo kaj elektromagneta poluo, ofte uzata kune kun molekulaj pumpiloj por anstataŭi titanajn sublimadpumpilojn kaj ŝprucjon. pumpiloj, la malavantaĝo estas la alta kosto kaj limigita nombro da regeneradoj, kutime uzataj en sistemoj kun altaj postuloj por vakua stabileco aŭ tre sentema al elektromagnetaj kampoj.
Krome, ĉar la aspiratorpumpilo postulas neniun aldonan nutran ligon preter la komenca aktivigo, ĝi ankaŭ estas ofte uzata en grandaj sistemoj kiel helppumpilo por pliigi la pumpan rapidon kaj plibonigi la malplenan nivelon, kio povas efike simpligi la sistemon.

Figuro: Laboraj premoj por malsamaj specoj de pumpiloj.La brunaj sagoj montras la maksimuman permeseblan operacian premon, kaj la grasigitaj verdaj partoj montras la komunan laborpreman gamon.