I. Mehaanilised pumbad
Mehaanilise pumba põhiülesanne on tagada turbomolekulaarpumba käivitamiseks vajalik eelastmeline vaakum.Tavaliselt kasutatavate mehaaniliste pumbade hulka kuuluvad peamiselt keeriskuivpumbad, membraanpumbad ja õlitihendiga mehaanilised pumbad.
Membraanpumpadel on väike pumpamiskiirus ja neid kasutatakse väiksuse tõttu tavaliselt väikeste molekulaarsete pumbakomplektide jaoks.
Õlitihendiga mehaaniline pump on minevikus enim kasutatud mehaaniline pump, mida iseloomustab suur pumpamiskiirus ja hea ülima vaakum, puuduseks on üldine õli tagasivoolu olemasolu, ülikõrge vaakumsüsteemid peavad üldiselt olema varustatud solenoidklapiga (õli tagasivoolust põhjustatud juhusliku elektrikatkestuse ärahoidmiseks) ja molekulaarsõel (adsorptsiooniefekt).
Viimastel aastatel on rohkem kasutatud kerimiskuivpumpa.Eeliseks on lihtne kasutada ja see ei naase õliks, lihtsalt pumpamiskiirus ja ülim vaakum on veidi halvemad kui õlitihendiga mehaanilistel pumpadel.
Mehaanilised pumbad on laboris peamiseks müra- ja vibratsiooniallikaks ning parem on valida madala müratasemega pump ja paigutada see võimaluse korral seadmete vahele, kuid viimast pole töökauguse piirangute tõttu sageli lihtne saavutada.
II.Turbomolekulaarpumbad
Turbomolekulaarpumbad tuginevad suure kiirusega pöörlevatele labadele (tavaliselt umbes 1000 pööret minutis), et saavutada suunatud gaasivool.Pumba heitgaasirõhu ja sisendrõhu suhet nimetatakse surveastmeks.Kompressiooniaste on seotud pumba astmete arvu, kiiruse ja gaasi tüübiga, gaasi kokkusurumise üldine molekulmass on suhteliselt kõrge.Turbomolekulaarpumba ülimaks vaakumiks peetakse üldiselt 10-9-10-10 mbar ja viimastel aastatel on molekulaarpumba tehnoloogia pideva arenguga ülim vaakum veelgi täiustatud.
Kuna turbomolekulaarse pumba eelised realiseeruvad ainult molekulaarse voolu olekus (voolu olekus, kus gaasimolekulide keskmine vaba ulatus on palju suurem kui kanali ristlõike maksimaalne suurus), on eelastmeline vaakumpump. töörõhuga 1 kuni 10-2 Pa.Labade suure pöörlemiskiiruse tõttu võivad molekulaarpumpa kahjustada või hävitada võõrkehad, värinad, löögid, resonants või gaasišokk.Algajate jaoks on kõige levinum kahjustuste põhjus töövigadest põhjustatud gaasilöök.Molekulaarpumba kahjustusi võib põhjustada ka mehaanilise pumba käivitatud resonants.See seisund on suhteliselt haruldane, kuid nõuab erilist tähelepanu, kuna see on salakavalam ja seda ei ole lihtne tuvastada.
III.Pihustav ioonpump
Pihustava ioonpumba tööpõhimõte on kasutada Penningi tühjenemisel tekkivaid ioone katoodi titaanplaadi pommitamiseks, et moodustada värske titaankile, adsorbeerides seega aktiivsed gaasid ja avaldades teatud matmisefekti ka inertgaasidele. .Pihustavate ioonpumpade eelised on hea ülima vaakum, vibratsiooni puudumine, müra puudumine, saaste puudumine, küps ja stabiilne protsess, hooldus puudub ja sama pumpamiskiirusega (välja arvatud inertgaasid), nende maksumus on palju madalam kui molekulaarpumpadel, mistõttu kasutatakse neid ülikõrge vaakumsüsteemides äärmiselt laialdaselt.Tavaliselt on pihustus-ioonpumpade normaalne töötsükkel üle 10 aasta.
Ioonpumpade rõhk peab üldiselt olema üle 10–7 mbar, et korralikult töötada (halvema vaakumiga töötamine lühendab oluliselt nende eluiga) ja seetõttu on vaja molekulaarset pumbakomplekti, et tagada hea eelstaadiumis vaakum.Tavaliselt kasutatakse põhikambris ioonpumpa + TSP ja sisselaskekambris väikest molekulaarpumpa.Küpsetamise ajal avage ühendatud sisetükkventiil ja laske väikese molekulaarpumba komplektil eesmine vaakum tekitada.
Tuleb märkida, et ioonpumbad on vähem võimelised inertgaase adsorbeerima ja nende maksimaalne pumpamiskiirus erineb mõnevõrra molekulaarpumpade omast, nii et suurte gaaside väljutamise või suurte inertgaaside koguste jaoks on vaja molekulaarpumba komplekti.Lisaks tekitab ioonpump töö ajal elektromagnetvälja, mis võib häirida eriti tundlikke süsteeme.
IV.Titaanist sublimatsioonipumbad
Titaani sublimatsioonipumbad töötavad metallilise titaani aurustumisel, et moodustada kambri seintele kemisorptsiooniks titaankile.Titaanist sublimatsioonipumpade eelised on lihtne ehitus, madal hind, lihtne hooldus, kiirguse ja vibratsiooni puudumine.
Titaanisublimatsioonipumbad koosnevad tavaliselt 3 titaanfilamendist (põlemise vältimiseks) ja neid kasutatakse koos molekulaar- või ioonpumpadega, et tagada suurepärane vesiniku eemaldamine.Need on kõige olulisemad vaakumpumbad vahemikus 10-9-10-11 mbar ja need on paigaldatud enamikesse ülikõrge vaakumkambritesse, kus on vaja kõrget vaakumitaset.
Titaanisublimatsioonipumpade miinuseks on vajadus titaani regulaarse pihustamise järele, pommitamise käigus (mõne minuti jooksul) vaakum halveneb ca 1-2 suurusjärku, mistõttu teatud spetsiifiliste vajadustega kambrid nõuavad NEG kasutamist.samuti tuleks titaanitundlike proovide/seadmete puhul olla ettevaatlik, et vältida titaanisublimatsioonipumba asukohta.
V. Krüogeensed pumbad
Krüogeensed pumbad toetuvad vaakumi saamiseks peamiselt madalatemperatuurilisele füüsilisele adsorptsioonile, mille eelisteks on suur pumpamiskiirus, saaste puudumine ja kõrge lõplik vaakum.Krüogeensete pumpade pumpamiskiirust mõjutavad peamised tegurid on temperatuur ja pumba pindala.Suurte molekulaarkiirte epitaksiasüsteemides kasutatakse krüogeenseid pumpasid laialdaselt kõrgete ülima vaakuminõuete tõttu.
Krüogeenpumpade puuduseks on vedela lämmastiku suur tarbimine ja kõrged kasutuskulud.Ringlusjahutitega süsteeme saab kasutada vedelat lämmastikku tarbimata, kuid sellega kaasnevad vastavad energiakulu, vibratsiooni ja müra probleemid.Sel põhjusel kasutatakse tavalistes laboriseadmetes krüogeenseid pumpasid harvemini.
VI.Aspiraatorpumbad (NEG)
Imemisagensi pump on üks viimastel aastatel enam kasutatud vaakumpumpasid, selle eeliseks on keemilise adsorptsiooni täielik kasutamine, aurukatte puudumine ja elektromagnetiline saaste, mida kasutatakse sageli koos molekulaarpumpadega titaani sublimatsioonipumpade ja pihustusioonide asemel. pumbad, puuduseks on kõrge hind ja piiratud arv regenereerimisi, mida kasutatakse tavaliselt süsteemides, millel on kõrged nõuded vaakumi stabiilsusele või väga tundlikud elektromagnetväljade suhtes.
Lisaks, kuna aspiraatorpump ei vaja peale esialgse aktiveerimise täiendavat toiteühendust, kasutatakse seda sageli ka suurtes süsteemides abipumbana pumpamiskiiruse suurendamiseks ja vaakumitaseme parandamiseks, mis võib süsteemi tõhusalt lihtsustada.
Joonis ：Töörõhud erinevat tüüpi pumpade jaoks.Pruunid nooled näitavad maksimaalset lubatud töörõhu vahemikku ja paksus kirjas rohelised osad näitavad ühist töörõhu vahemikku.
Postitusaeg: 18.11.2022