સામાન્ય રીતે અતિ-ઉચ્ચ શૂન્યાવકાશ સિસ્ટમમાં ઉપયોગમાં લેવાતા પંપ

I. યાંત્રિક પંપ
યાંત્રિક પંપનું મુખ્ય કાર્ય ટર્બોમોલેક્યુલર પંપના સ્ટાર્ટ-અપ માટે જરૂરી પ્રી-સ્ટેજ વેક્યૂમ પૂરું પાડવાનું છે.સામાન્ય રીતે વપરાતા યાંત્રિક પંપમાં મુખ્યત્વે વોર્ટેક્સ ડ્રાય પંપ, ડાયાફ્રેમ પંપ અને તેલ સીલબંધ યાંત્રિક પંપનો સમાવેશ થાય છે.
ડાયાફ્રેમ પંપમાં પંમ્પિંગની ઝડપ ઓછી હોય છે અને તે સામાન્ય રીતે નાના કદના કારણે નાના મોલેક્યુલર પંપ સેટ માટે વપરાય છે.
ઓઇલ-સીલ્ડ મિકેનિકલ પંપ ભૂતકાળમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતો મિકેનિકલ પંપ છે, જે મોટી પમ્પિંગ ગતિ અને સારા અંતિમ વેક્યૂમ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, ગેરલાભ એ તેલના વળતરનું સામાન્ય અસ્તિત્વ છે, અલ્ટ્રા-હાઇ વેક્યુમ સિસ્ટમ્સમાં સામાન્ય રીતે સોલેનોઇડ વાલ્વથી સજ્જ હોવું જરૂરી છે. (ઓઇલ રીટર્નને કારણે આકસ્મિક પાવર નિષ્ફળતા અટકાવવા માટે) અને મોલેક્યુલર ચાળણી (શોષણ અસર).
તાજેતરના વર્ષોમાં, સ્ક્રોલ ડ્રાય પંપનો વધુ ઉપયોગ થાય છે. ફાયદો વાપરવા માટે સરળ છે અને તે તેલમાં પાછો આવતો નથી, માત્ર પમ્પિંગની ઝડપ અને અંતિમ વેક્યૂમ ઓઇલ-સીલ્ડ મિકેનિકલ પંપ કરતાં સહેજ ખરાબ છે.
યાંત્રિક પંપ એ પ્રયોગશાળામાં અવાજ અને કંપનનો મુખ્ય સ્ત્રોત છે અને ઓછા અવાજનો પંપ પસંદ કરવો અને જ્યાં શક્ય હોય ત્યાં તેને સાધનોની વચ્ચે મૂકવો વધુ સારું છે, પરંતુ કાર્યકારી અંતરના નિયંત્રણોને કારણે બાદમાં ઘણીવાર પ્રાપ્ત કરવું સરળ હોતું નથી.
II.ટર્બોમોલેક્યુલર પંપ
ટર્બો મોલેક્યુલર પંપ ગેસના દિશાત્મક પ્રવાહને પ્રાપ્ત કરવા માટે હાઇ સ્પીડ ફરતી વેન (સામાન્ય રીતે 1000 રિવોલ્યુશન પ્રતિ મિનિટ) પર આધાર રાખે છે.પંપના એક્ઝોસ્ટ પ્રેશર અને ઇનલેટ પ્રેશરનો ગુણોત્તર કમ્પ્રેશન રેશિયો કહેવાય છે.કમ્પ્રેશન રેશિયો પંપના તબક્કાઓની સંખ્યા, ઝડપ અને ગેસના પ્રકાર સાથે સંબંધિત છે, ગેસ કમ્પ્રેશનનું સામાન્ય મોલેક્યુલર વજન પ્રમાણમાં વધારે છે.ટર્બોમોલેક્યુલર પંપનું અંતિમ શૂન્યાવકાશ સામાન્ય રીતે 10-9-10-10 એમબાર માનવામાં આવે છે, અને તાજેતરના વર્ષોમાં, મોલેક્યુલર પંપ તકનીકની સતત પ્રગતિ સાથે, અંતિમ શૂન્યાવકાશમાં વધુ સુધારો કરવામાં આવ્યો છે.
જેમ કે ટર્બોમોલેક્યુલર પંપના ફાયદા માત્ર મોલેક્યુલર ફ્લો સ્ટેટમાં જ સાકાર થાય છે (એક ફ્લો સ્ટેટ જેમાં ગેસના પરમાણુઓની સરેરાશ ફ્રી રેન્જ ડક્ટ ક્રોસ-સેક્શનના મહત્તમ કદ કરતાં ઘણી વધારે હોય છે), પ્રી-સ્ટેજ વેક્યુમ પંપ 1 થી 10-2 Pa ના ઓપરેટિંગ દબાણ સાથે જરૂરી છે.વેન્સની ઉચ્ચ રોટેશનલ સ્પીડને કારણે, મોલેક્યુલર પંપ વિદેશી વસ્તુઓ, જિટર, અસર, રેઝોનન્સ અથવા ગેસ શોક દ્વારા નુકસાન અથવા નાશ પામે છે.નવા નિશાળીયા માટે, નુકસાનનું સૌથી સામાન્ય કારણ ઓપરેટિંગ ભૂલોને કારણે ગેસ આંચકો છે.મોલેક્યુલર પંપને નુકસાન યાંત્રિક પંપ દ્વારા ઉત્તેજિત રેઝોનન્સને કારણે પણ થઈ શકે છે.આ સ્થિતિ પ્રમાણમાં દુર્લભ છે પરંતુ ખાસ ધ્યાન આપવાની જરૂર છે કારણ કે તે વધુ કપટી છે અને સરળતાથી શોધી શકાતી નથી.

III.સ્પુટરિંગ આયન પંપ
સ્પુટરિંગ આયન પંપનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત એ છે કે પેનિંગ ડિસ્ચાર્જ દ્વારા પેદા થતા આયનોનો ઉપયોગ તાજી ટાઇટેનિયમ ફિલ્મ બનાવવા માટે કેથોડની ટાઇટેનિયમ પ્લેટ પર બોમ્બમારો કરવા માટે થાય છે, આમ સક્રિય વાયુઓને શોષી લે છે અને નિષ્ક્રિય વાયુઓ પર ચોક્કસ દફનાવવાની અસર પણ થાય છે. .સ્પુટરિંગ આયન પંપના ફાયદા સારા અંતિમ શૂન્યાવકાશ, કોઈ કંપન નથી, કોઈ અવાજ નથી, કોઈ પ્રદૂષણ નથી, એક પરિપક્વ અને સ્થિર પ્રક્રિયા છે, કોઈ જાળવણી નથી અને સમાન પમ્પિંગ ઝડપે (નિષ્ક્રિય વાયુઓ સિવાય), તેમની કિંમત મોલેક્યુલર પંપ કરતા ઘણી ઓછી છે, જે તેમને અતિ-ઉચ્ચ શૂન્યાવકાશ પ્રણાલીઓમાં અત્યંત વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.સામાન્ય રીતે સ્પુટરિંગ આયન પંપનું સામાન્ય સંચાલન ચક્ર 10 વર્ષથી વધુ હોય છે.
યોગ્ય રીતે કામ કરવા માટે આયન પંપ સામાન્ય રીતે 10-7 mbar થી વધુ હોવા જોઈએ (ખરાબ વેક્યૂમ પર કામ કરવાથી તેમના જીવનકાળમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે) અને તેથી સારા પ્રી-સ્ટેજ વેક્યૂમ પ્રદાન કરવા માટે મોલેક્યુલર પંપ સેટની જરૂર પડે છે.મુખ્ય ચેમ્બરમાં આયન પંપ + TSP અને ઇનલેટ ચેમ્બરમાં નાના મોલેક્યુલર પંપનો ઉપયોગ કરવો એ સામાન્ય પ્રથા છે.બેકિંગ કરતી વખતે, કનેક્ટેડ ઇન્સર્ટ વાલ્વ ખોલો અને નાના મોલેક્યુલર પંપ સેટને આગળનો વેક્યૂમ પૂરો પાડવા દો.
એ નોંધવું જોઈએ કે આયન પંપ નિષ્ક્રિય વાયુઓના શોષણ માટે ઓછા સક્ષમ હોય છે અને તેમની મહત્તમ પમ્પિંગ ઝડપ મોલેક્યુલર પંપ કરતા કંઈક અંશે અલગ હોય છે, જેથી મોટા આઉટગેસિંગ વોલ્યુમો અથવા જડ વાયુઓની મોટી માત્રા માટે, મોલેક્યુલર પંપ સેટની જરૂર પડે છે.વધુમાં, આયન પંપ ઓપરેશન દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડ જનરેટ કરે છે, જે ખાસ કરીને સંવેદનશીલ સિસ્ટમમાં દખલ કરી શકે છે.
IV.ટાઇટેનિયમ સબલિમેશન પંપ
ટાઇટેનિયમ સબલિમેશન પંપ રસાયણ શોષણ માટે ચેમ્બરની દિવાલો પર ટાઇટેનિયમ ફિલ્મ બનાવવા માટે મેટાલિક ટાઇટેનિયમના બાષ્પીભવન પર આધાર રાખીને કામ કરે છે.ટાઇટેનિયમ સબલિમેશન પંપના ફાયદામાં સરળ બાંધકામ, ઓછી કિંમત, સરળ જાળવણી, કોઈ રેડિયેશન અને કંપનનો અવાજ નથી.
ટાઇટેનિયમ સબલિમેશન પંપમાં સામાન્ય રીતે 3 ટાઇટેનિયમ ફિલામેન્ટ્સ હોય છે (બર્નિંગ ઓફ અટકાવવા માટે) અને ઉત્તમ હાઇડ્રોજન દૂર કરવા માટે મોલેક્યુલર અથવા આયન પંપ સાથે સંયોજનમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.તે 10-9-10-11 એમબાર રેન્જમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ વેક્યૂમ પંપ છે અને તે મોટાભાગના અતિ-ઉચ્ચ વેક્યૂમ ચેમ્બરમાં ફીટ કરવામાં આવે છે જ્યાં ઉચ્ચ શૂન્યાવકાશ સ્તરની જરૂર હોય છે.
ટાઇટેનિયમ સબલિમેશન પંપનો ગેરલાભ એ ટાઇટેનિયમના નિયમિત સ્પુટરિંગની જરૂરિયાત છે, સ્પુટરિંગ દરમિયાન શૂન્યાવકાશ લગભગ 1-2 ઓર્ડરની તીવ્રતાથી બગડે છે (થોડીવારમાં), તેથી ચોક્કસ જરૂરિયાતો સાથેના ચોક્કસ ચેમ્બરમાં NEG નો ઉપયોગ જરૂરી છે.ઉપરાંત, ટાઇટેનિયમ સંવેદનશીલ નમૂનાઓ/ઉપકરણો માટે, ટાઇટેનિયમ સબલિમેશન પંપના સ્થાનને ટાળવા માટે કાળજી લેવી જોઈએ.
V. ક્રાયોજેનિક પંપ
ક્રાયોજેનિક પંપ મુખ્યત્વે શૂન્યાવકાશ મેળવવા માટે નીચા તાપમાનના ભૌતિક શોષણ પર આધાર રાખે છે, જેમાં ઉચ્ચ પમ્પિંગ ઝડપ, કોઈ પ્રદૂષણ અને ઉચ્ચ અંતિમ શૂન્યાવકાશના ફાયદા છે.ક્રાયોજેનિક પંપની પમ્પિંગ ઝડપને અસર કરતા મુખ્ય પરિબળો તાપમાન અને પંપની સપાટીનો વિસ્તાર છે.મોટા મોલેક્યુલર બીમ એપિટેક્સી સિસ્ટમ્સમાં, ઉચ્ચ અંતિમ શૂન્યાવકાશ જરૂરિયાતોને કારણે ક્રાયોજેનિક પંપનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.
ક્રાયોજેનિક પંપના ગેરફાયદામાં પ્રવાહી નાઇટ્રોજનનો ઊંચો વપરાશ અને ઉચ્ચ સંચાલન ખર્ચ છે.રિસર્ક્યુલેટિંગ ચિલરવાળી સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ પ્રવાહી નાઇટ્રોજનનો વપરાશ કર્યા વિના કરી શકાય છે, પરંતુ આ તેની સાથે ઊર્જા વપરાશ, કંપન અને અવાજની અનુરૂપ સમસ્યાઓ લાવે છે.આ કારણોસર, પરંપરાગત પ્રયોગશાળા સાધનોમાં ક્રાયોજેનિક પંપનો સામાન્ય રીતે ઓછો ઉપયોગ થાય છે.
VI.એસ્પિરેટર પંપ (NEG)
સક્શન એજન્ટ પંપ એ તાજેતરના વર્ષોમાં વધુ વપરાતા વેક્યૂમ પંપમાંનું એક છે, તેનો ફાયદો એ છે કે રાસાયણિક શોષણનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ, કોઈ વરાળ પ્લેટિંગ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રદૂષણ નથી, ઘણીવાર મોલેક્યુલર પંપ સાથે ટાઇટેનિયમ સબલિમેશન પંપ અને સ્પટરિંગ આયનનું સ્થાન લેવા માટે વપરાય છે. પંપ, ગેરલાભ એ ઊંચી કિંમત અને મર્યાદિત સંખ્યામાં પુનર્જીવન છે, સામાન્ય રીતે શૂન્યાવકાશ સ્થિરતા માટે ઉચ્ચ જરૂરિયાતો ધરાવતી અથવા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ સિસ્ટમમાં વપરાય છે.
વધુમાં, એસ્પિરેટર પંપને પ્રારંભિક સક્રિયકરણ સિવાય વધારાના પાવર સપ્લાય કનેક્શનની જરૂર પડતી નથી, તે પંમ્પિંગની ઝડપ વધારવા અને વેક્યૂમ સ્તરને સુધારવા માટે સહાયક પંપ તરીકે પણ મોટી સિસ્ટમમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે, જે અસરકારક રીતે સિસ્ટમને સરળ બનાવી શકે છે.

આકૃતિ: વિવિધ પ્રકારના પંપ માટે કામનું દબાણ.ભૂરા તીરો મહત્તમ અનુમતિપાત્ર ઓપરેટિંગ દબાણ શ્રેણી દર્શાવે છે અને બોલ્ડ લીલા ભાગો સામાન્ય કાર્યકારી દબાણ શ્રેણી દર્શાવે છે.