I. Mehaničke pumpe
Glavna funkcija mehaničke pumpe je osigurati potreban predfazni vakuum za pokretanje turbomolekularne pumpe.Uobičajeno korištene mehaničke pumpe uključuju uglavnom vrtložne suhe pumpe, membranske pumpe i mehaničke pumpe zatvorene uljem.
Membranske pumpe imaju nisku brzinu pumpanja i općenito se koriste za male molekularne pumpe zbog male veličine.
Uljno zabrtvljena mehanička pumpa je najčešće korištena mehanička pumpa u prošlosti, karakterizirana velikom brzinom pumpanja i dobrim krajnjim vakuumom, nedostatak je opće postojanje povrata ulja, u sustavima ultra-visokog vakuuma općenito je potrebno opremiti solenoidnim ventilom (za sprječavanje slučajnog nestanka struje uzrokovanog povratom ulja) i molekularno sito (adsorpcijski učinak).
Posljednjih godina sve se više koristi spiralna suha pumpa. Prednost je jednostavna za korištenje i ne vraća se na ulje, samo su brzina pumpanja i krajnji vakuum nešto lošiji od mehaničkih pumpi s brtvljenjem ulja.
Mehaničke pumpe glavni su izvor buke i vibracija u laboratoriju i bolje je odabrati pumpu niske razine buke i postaviti je između opreme gdje je to moguće, ali potonje često nije lako postići zbog ograničenja radne udaljenosti.
II.Turbomolekularne pumpe
Turbo molekularne pumpe oslanjaju se na velike brzine rotirajućih lopatica (obično oko 1000 okretaja u minuti) za postizanje usmjerenog protoka plina.Omjer ispušnog tlaka pumpe i ulaznog tlaka naziva se omjer kompresije.Omjer kompresije povezan je s brojem stupnjeva pumpe, brzinom i vrstom plina, opća molekularna težina kompresije plina je relativno visoka.Ultimativni vakuum turbomolekularne pumpe općenito se smatra 10-9-10-10 mbar, a posljednjih godina, kontinuiranim napretkom tehnologije molekularne pumpe, krajnji vakuum je dodatno poboljšan.
Budući da se prednosti turbomolekularne crpke ostvaruju samo u stanju molekularnog protoka (stanje protoka u kojem je prosječni slobodni raspon molekula plina puno veći od maksimalne veličine poprečnog presjeka kanala), vakuumska crpka pred stupnjem potreban je radni tlak od 1 do 10-2 Pa.Zbog velike brzine rotacije lopatica, molekularna pumpa se može oštetiti ili uništiti stranim predmetima, podrhtavanjem, udarom, rezonancijom ili plinskim udarom.Za početnike je najčešći uzrok oštećenja plinski udar uzrokovan pogreškama u radu.Oštećenje molekularne pumpe također može biti uzrokovano rezonancijom koju pokreće mehanička pumpa.Ovo stanje je relativno rijetko, ali zahtijeva posebnu pozornost jer je podmuklije i nije ga lako otkriti.
III.Ionska pumpa za raspršivanje
Princip rada raspršujuće ionske pumpe je korištenje iona generiranih Penningovim pražnjenjem za bombardiranje titanske ploče katode kako bi se formirao svježi titanski film, čime se adsorbiraju aktivni plinovi i ima određeni učinak zakopavanja i inertnih plinova. .Prednosti raspršujućih ionskih pumpi su dobar krajnji vakuum, bez vibracija, bez buke, bez zagađenja, zreo i stabilan proces, bez održavanja i pri istoj brzini pumpanja (osim za inertne plinove), njihova cijena je mnogo niža od molekularnih pumpi, što ih čini iznimno širokim korištenjem u sustavima ultravisokog vakuuma.Obično je normalan radni ciklus ionskih pumpi za raspršivanje duži od 10 godina.
Ionske pumpe općenito trebaju biti iznad 10-7 mbara da bi ispravno radile (rad pri lošijim vakuumima značajno skraćuje njihov životni vijek) i stoga im je potreban set molekularnih pumpi za postizanje dobrog vakuuma prije stupnja.Uobičajena je praksa koristiti ionsku pumpu + TSP u glavnoj komori i malu molekularnu pumpu u ulaznoj komori.Tijekom pečenja otvorite spojeni umetnuti ventil i pustite da mala molekularna pumpa omogući prednji vakuum.
Treba napomenuti da su ionske pumpe manje sposobne za adsorpciju inertnih plinova i da se njihova maksimalna brzina pumpanja donekle razlikuje od molekularnih pumpi, tako da je za velike količine ispuštanja plinova ili velike količine inertnih plinova potreban set molekularne pumpe.Osim toga, ionska pumpa tijekom rada stvara elektromagnetsko polje koje može ometati posebno osjetljive sustave.
IV.Pumpe za sublimaciju od titana
Pumpe za sublimaciju titana rade oslanjajući se na isparavanje metalnog titana kako bi se stvorio film od titana na stijenkama komore za kemisorpciju.Prednosti pumpi za sublimaciju titana su jednostavna konstrukcija, niska cijena, jednostavno održavanje, bez zračenja i buke od vibracija.
Sublimacijske pumpe od titana obično se sastoje od 3 titanijske niti (kako bi se spriječilo izgaranje) i koriste se u kombinaciji s molekularnim ili ionskim pumpama za izvrsno uklanjanje vodika.One su najvažnije vakuumske pumpe u rasponu od 10-9-10-11 mbara i ugrađene su u većinu komora s ultra visokim vakuumom gdje su potrebne visoke razine vakuuma.
Nedostatak pumpi za sublimaciju titana je potreba za redovitim raspršivanjem titana, vakuum se pogoršava za oko 1-2 reda veličine tijekom raspršivanja (unutar nekoliko minuta), stoga određene komore sa specifičnim potrebama zahtijevaju upotrebu NEG-a.također, za uzorke/uređaje osjetljive na titan, treba paziti da se izbjegne lokacija pumpe za sublimaciju titana.
V. Kriogene pumpe
Kriogene pumpe uglavnom se oslanjaju na fizičku adsorpciju na niskim temperaturama za postizanje vakuuma, s prednostima velike brzine pumpanja, bez zagađenja i visokog krajnjeg vakuuma.Glavni čimbenici koji utječu na brzinu crpljenja kriogenih crpki su temperatura i površina crpke.U velikim sustavima za epitaksiju molekularnim snopom, kriogene pumpe se naširoko koriste zbog visokih zahtjeva krajnjeg vakuuma.
Nedostaci kriogenih pumpi su velika potrošnja tekućeg dušika i visoki pogonski troškovi.Sustavi s recirkulirajućim rashladnim uređajima mogu se koristiti bez potrošnje tekućeg dušika, ali to sa sobom nosi odgovarajuće probleme potrošnje energije, vibracija i buke.Iz tog razloga, kriogene pumpe se rjeđe koriste u konvencionalnoj laboratorijskoj opremi.
VI.Aspiratorske pumpe (NEG)
Pumpa za usisno sredstvo jedna je od najčešće korištenih vakuumskih pumpi u posljednjih nekoliko godina, njena prednost je potpuna upotreba kemijske adsorpcije, bez parnog sloja i elektromagnetskog onečišćenja, često se koristi u kombinaciji s molekularnim pumpama da zauzmu mjesto pumpi za sublimaciju titana i raspršivanja iona pumpe, nedostatak je visoka cijena i ograničen broj regeneracija, obično se koriste u sustavima s visokim zahtjevima za stabilnost vakuuma ili visoko osjetljivi na elektromagnetska polja.
Osim toga, budući da aspiratorska pumpa ne zahtijeva dodatni priključak za napajanje osim početne aktivacije, također se često koristi u velikim sustavima kao pomoćna pumpa za povećanje brzine pumpanja i poboljšanje razine vakuuma, što može učinkovito pojednostaviti sustav.
Slika ：Radni tlakovi za različite vrste pumpi.Smeđe strelice pokazuju najveći dopušteni raspon radnog tlaka, a podebljani zeleni dijelovi pokazuju uobičajeni raspon radnog tlaka.
Vrijeme objave: 18. studenog 2022