پمپ هایی که معمولا در سیستم های خلاء فوق العاده بالا استفاده می شوند

I. پمپ های مکانیکی
وظیفه اصلی پمپ مکانیکی فراهم کردن خلاء لازم برای راه اندازی پمپ توربومولکولی است.پمپ‌های مکانیکی که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند، عمدتاً شامل پمپ‌های خشک گردابی، پمپ‌های دیافراگمی و پمپ‌های مکانیکی مهر و موم روغن هستند.
پمپ های دیافراگمی سرعت پمپاژ پایینی دارند و عموماً به دلیل اندازه کوچک برای مجموعه پمپ های مولکولی کوچک استفاده می شوند.
پمپ مکانیکی مهر و موم شده روغن پرمصرف ترین پمپ مکانیکی در گذشته است که با سرعت پمپاژ زیاد و خلاء نهایی خوب مشخص می شود، نقطه ضعف آن وجود کلی بازگشت روغن است، در سیستم های خلاء فوق العاده بالا معمولاً باید به شیر برقی مجهز شوند. (برای جلوگیری از قطع برق تصادفی ناشی از برگشت روغن) و غربال مولکولی (اثر جذب).
در سال های اخیر بیشتر از پمپ خشک اسکرول استفاده شده است. مزیت استفاده از آن ساده است و به روغن برنمی گردد، فقط سرعت پمپاژ و خلاء نهایی کمی بدتر از پمپ های مکانیکی روغن بند است.
پمپ های مکانیکی منبع اصلی صدا و ارتعاش در آزمایشگاه هستند و بهتر است پمپ های کم صدا را انتخاب کنید و تا حد امکان بین تجهیزات قرار دهید، اما به دلیل محدودیت فاصله کاری اغلب به راحتی نمی توان به آن دست یافت.
II.پمپ های توربومولکولی
پمپ‌های مولکولی توربو به پره‌های دوار با سرعت بالا (معمولاً حدود 1000 دور در دقیقه) برای رسیدن به جریان جهت‌دار گاز متکی هستند.نسبت فشار خروجی پمپ به فشار ورودی را نسبت تراکم می گویند.نسبت تراکم مربوط به تعداد مراحل پمپ، سرعت و نوع گاز است، وزن مولکولی کلی تراکم گاز نسبتاً زیاد است.خلاء نهایی یک پمپ توربومولکولی به طور کلی 10-9-10-10 mbar در نظر گرفته می شود و در سال های اخیر با پیشرفت مداوم فناوری پمپ های مولکولی خلاء نهایی بیشتر بهبود یافته است.
از آنجایی که مزایای پمپ توربومولکولی تنها در حالت جریان مولکولی (حالتی جریانی که در آن میانگین محدوده آزاد مولکول‌های گاز بسیار بیشتر از حداکثر اندازه مقطع مجرا است) تحقق می‌یابد، یک پمپ خلاء قبل از مرحله با فشار کاری 1 تا 10-2 Pa مورد نیاز است.به دلیل سرعت چرخش بالای پره ها، پمپ مولکولی می تواند در اثر اجسام خارجی، لرزش، ضربه، رزونانس یا شوک گاز آسیب ببیند یا از بین برود.برای مبتدیان، شایع ترین علت آسیب، شوک گاز ناشی از خطاهای عملیاتی است.آسیب به یک پمپ مولکولی نیز می تواند ناشی از تشدید ایجاد شده توسط یک پمپ مکانیکی باشد.این وضعیت نسبتاً نادر است اما نیاز به توجه ویژه دارد زیرا موذی تر است و به راحتی قابل تشخیص نیست.

III.پمپ یونی کندوپاش
اصل کار پمپ یون کندوپاش این است که از یون های تولید شده توسط تخلیه پنینگ برای بمباران صفحه تیتانیوم کاتد برای تشکیل یک فیلم تیتانیوم تازه استفاده می کند، بنابراین گازهای فعال را جذب می کند و اثر تدفین خاصی روی گازهای بی اثر نیز دارد. .از مزایای پمپ های یونی کندوپاش می توان به خلاء نهایی خوب، بدون لرزش، بدون صدا، بدون آلودگی، فرآیند بالغ و پایدار، بدون تعمیر و نگهداری و با سرعت پمپاژ یکسان (به جز گازهای بی اثر)، هزینه آنها بسیار کمتر از پمپ های مولکولی است. که باعث می شود آنها به طور گسترده ای در سیستم های خلاء فوق العاده بالا استفاده شوند.معمولاً چرخه عملکرد نرمال پمپ های یونی پراکنده بیش از 10 سال است.
پمپ های یونی معمولاً برای کارکرد صحیح باید بیش از 10-7 میلی بار باشند (کار در خلاءهای بدتر به طور قابل توجهی طول عمر آنها را کاهش می دهد) و بنابراین به یک مجموعه پمپ مولکولی برای ایجاد خلاء قبل از مرحله خوب نیاز دارند.استفاده از پمپ یونی + TSP در محفظه اصلی و یک پمپ مولکولی کوچک در محفظه ورودی استفاده می شود.هنگام پخت، شیر ورودی متصل را باز کنید و اجازه دهید مجموعه پمپ مولکولی کوچک خلاء جلویی را فراهم کند.
لازم به ذکر است که پمپ های یونی توانایی کمتری در جذب گازهای بی اثر دارند و حداکثر سرعت پمپاژ آن ها تا حدودی با پمپ های مولکولی متفاوت است، به طوری که برای حجم های زیاد خروجی یا مقادیر زیاد گازهای بی اثر، یک مجموعه پمپ مولکولی لازم است.علاوه بر این، پمپ یونی در حین کار یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند که ممکن است با سیستم های حساس تداخل ایجاد کند.
IV.پمپ های سابلیمیشن تیتانیوم
پمپ های تصعید تیتانیوم با تکیه بر تبخیر تیتانیوم فلزی برای تشکیل یک لایه تیتانیوم بر روی دیواره های محفظه برای جذب شیمیایی کار می کنند.از مزایای پمپ های سابلیمیشن تیتانیوم می توان به ساخت ساده، هزینه کم، نگهداری آسان، بدون تشعشع و صدای لرزش اشاره کرد.
پمپ‌های سابلیمیشن تیتانیوم معمولاً از 3 رشته تیتانیوم (برای جلوگیری از سوختن) تشکیل شده‌اند و در ترکیب با پمپ‌های مولکولی یا یونی برای حذف عالی هیدروژن استفاده می‌شوند.آنها مهم ترین پمپ های خلاء در محدوده 10-9-10-11 mbar هستند و در اکثر اتاقک های خلاء فوق العاده بالا که در آن سطوح خلاء بالا مورد نیاز است نصب می شوند.
نقطه ضعف پمپ های سابلیمیشن تیتانیوم نیاز به کندوپاش منظم تیتانیوم است، خلاء در حین کندوپاش (در عرض چند دقیقه) حدود 1-2 مرتبه بدتر می شود، بنابراین اتاق های خاصی با نیازهای خاص نیاز به استفاده از NEG دارند.همچنین، برای نمونه‌ها/دستگاه‌های حساس به تیتانیوم، باید مراقب بود که از محل پمپ تصعید تیتانیوم جلوگیری شود.
V. پمپ های برودتی
پمپ های برودتی عمدتاً به جذب فیزیکی دمای پایین برای به دست آوردن خلاء متکی هستند، با مزایای سرعت پمپاژ بالا، بدون آلودگی و خلاء نهایی بالا.عوامل اصلی موثر بر سرعت پمپاژ پمپ های برودتی دما و سطح پمپ می باشد.در سیستم های اپیتاکسی پرتوهای مولکولی بزرگ، پمپ های برودتی به دلیل نیاز به خلاء نهایی بالا به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند.
از معایب پمپ های برودتی می توان به مصرف بالای نیتروژن مایع و هزینه های بالای عملیاتی اشاره کرد.سیستم های دارای چیلرهای چرخشی را می توان بدون مصرف نیتروژن مایع استفاده کرد، اما این امر مشکلات مربوط به مصرف انرژی، لرزش و نویز را به همراه دارد.به همین دلیل از پمپ های برودتی کمتر در تجهیزات آزمایشگاهی معمولی استفاده می شود.
VI.پمپ های آسپیراتور (NEG)
پمپ عامل مکش یکی از پمپ های خلاء پر استفاده در سال های اخیر است، مزیت آن استفاده کامل از جذب شیمیایی، عدم آبکاری بخار و آلودگی الکترومغناطیسی است که اغلب به همراه پمپ های مولکولی برای جایگزینی پمپ های تصعید تیتانیوم و یون های کندوپاش استفاده می شود. نقطه ضعف پمپ ها هزینه بالا و تعداد محدود بازسازی است که معمولاً در سیستم هایی با نیازهای بالا برای پایداری خلاء یا بسیار حساس به میدان های الکترومغناطیسی استفاده می شود.
علاوه بر این، از آنجایی که پمپ آسپیراتور به هیچ اتصال منبع تغذیه اضافی فراتر از فعال سازی اولیه نیاز ندارد، اغلب در سیستم های بزرگ به عنوان یک پمپ کمکی برای افزایش سرعت پمپاژ و بهبود سطح خلاء استفاده می شود که می تواند به طور موثر سیستم را ساده کند.

شکل: فشار کاری برای انواع مختلف پمپ ها.فلش های قهوه ای حداکثر محدوده فشار کاری مجاز و قسمت های سبز پررنگ محدوده فشار کاری رایج را نشان می دهد.