I. Mechanikus szivattyúk
A mechanikus szivattyú fő funkciója a turbomolekuláris szivattyú indításához szükséges előlépcsős vákuum biztosítása.Az általánosan használt mechanikus szivattyúk főként örvényszáraz szivattyúk, membránszivattyúk és olajzáras mechanikus szivattyúk.
A membránszivattyúk alacsony szivattyúzási sebességgel rendelkeznek, és kis méretük miatt általában kis molekuláris szivattyúkészletekhez használják.
Az olajtömítésű mechanikus szivattyú a múltban a leggyakrabban használt mechanikus szivattyú, amelyet nagy szivattyúzási sebesség és jó végső vákuum jellemez, hátránya az olajvisszavezetés általános megléte, az ultra-nagy vákuumrendszerekben általában mágnesszeleppel kell felszerelni (az olajvisszavezetés okozta véletlen áramkimaradás megelőzésére) és a molekulaszita (adszorpciós hatás).
Az utóbbi években egyre inkább elterjedt a scroll dry szivattyú. Előnye, hogy egyszerűen használható, és nem tér vissza az olajba, csak a szivattyúzási sebesség és a végső vákuum valamivel rosszabb, mint az olajzáras mechanikus szivattyúké.
A mechanikus szivattyúk jelentik a fő zaj- és rezgésforrást a laboratóriumban, és célszerű alacsony zajszintű szivattyút választani, és lehetőség szerint a berendezések közé helyezni, de ez utóbbit gyakran nem könnyű elérni a munkatávolság-korlátozások miatt.
II.Turbomolekuláris szivattyúk
A turbó molekuláris szivattyúk nagy sebességű forgó lapátokra támaszkodnak (általában körülbelül 1000 fordulat/perc) az irányított gázáramlás eléréséhez.A szivattyú kipufogónyomásának és a bemeneti nyomásnak az arányát kompressziós aránynak nevezzük.A kompressziós arány a szivattyú fokozatainak számától, a fordulatszámtól és a gáz típusától függ, a gázkompresszió általános molekulatömege viszonylag nagy.A turbomolekuláris szivattyúk végső vákuuma általában 10-9-10-10 mbar, és az elmúlt években a molekuláris szivattyús technológia folyamatos fejlődésével a végső vákuum tovább javult.
Mivel a turbomolekuláris szivattyú előnyei csak molekuláris áramlási állapotban valósulnak meg (olyan áramlási állapotban, amelyben a gázmolekulák átlagos szabad tartománya sokkal nagyobb, mint a csatorna keresztmetszetének maximális mérete), egy előfokozatú vákuumszivattyú 1-10-2 Pa üzemi nyomással szükséges.A lapátok nagy forgási sebessége miatt a molekulaszivattyú megsérülhet vagy tönkremehet idegen tárgyak, rezgés, ütés, rezonancia vagy gázsokk hatására.Kezdőknél a károk leggyakoribb oka a működési hibák okozta gázütés.A molekuláris pumpa károsodását a mechanikus szivattyú által kiváltott rezonancia is okozhatja.Ez az állapot viszonylag ritka, de különös figyelmet igényel, mert alattomosabb és nem könnyen észlelhető.
III.Porlasztó ionszivattyú
A porlasztó ionszivattyú működési elve az, hogy a Penning-kisülés által generált ionokat a katód titánlemezének bombázásával friss titánfilmet képez, így adszorbeálja az aktív gázokat és bizonyos temető hatást fejt ki az inert gázokra is. .A porlasztó ionszivattyúk előnyei a jó végső vákuum, nincs vibráció, nincs zaj, nincs szennyeződés, kiforrott és stabil folyamat, nincs karbantartás, és azonos szivattyúzási sebesség mellett (kivéve az inert gázokat), költségük sokkal alacsonyabb, mint a molekuláris szivattyúké, ami miatt rendkívül széles körben alkalmazzák őket az ultramagas vákuumrendszerekben.A porlasztó ionszivattyúk normál működési ciklusa általában több mint 10 év.
Az ionszivattyúknak általában 10-7 mbar felett kell lenniük ahhoz, hogy megfelelően működjenek (a rosszabb vákuumokon való munka jelentősen csökkenti az élettartamukat), ezért molekuláris szivattyúkészletre van szükség a jó előlépcsős vákuum biztosításához.Általános gyakorlat, hogy a főkamrában egy ionszivattyút + TSP-t, a bemeneti kamrában pedig egy kis molekuláris szivattyút használnak.Sütéskor nyissa ki a csatlakoztatott betétszelepet, és hagyja, hogy a kis molekuláris szivattyúkészlet gondoskodjon az elülső vákuumról.
Megjegyzendő, hogy az ionszivattyúk kevésbé képesek a közömbös gázok adszorpciójára, és a maximális szivattyúzási sebességük némileg eltér a molekuláris szivattyúkétól, így nagy gázkibocsátási térfogatok vagy nagy mennyiségű inert gázok esetén molekuláris szivattyúkészletre van szükség.Ezenkívül az ionszivattyú működés közben elektromágneses mezőt hoz létre, amely zavarhatja a különösen érzékeny rendszereket.
IV.Titán szublimációs szivattyúk
A titán szublimációs szivattyúk a fémes titán elpárolgásán alapulnak, és titán filmet képeznek a kamra falán a kemiszorpció érdekében.A titán szublimációs szivattyúk előnyei az egyszerű felépítés, az alacsony költség, a könnyű karbantartás, a sugárzás és a rezgésmentesség.
A titán szublimációs szivattyúk általában 3 titán szálból állnak (hogy megakadályozzák az égést), és molekuláris vagy ionszivattyúkkal kombinálva használják a kiváló hidrogéneltávolítás érdekében.Ezek a legfontosabb vákuumszivattyúk a 10-9-10-11 mbar tartományban, és a legtöbb ultramagas vákuumkamrába beszerelhetők, ahol magas vákuumszintre van szükség.
A titán szublimációs szivattyúk hátránya a titán rendszeres porlasztásának szükségessége, a porlasztás során (pár percen belül) a vákuum kb. 1-2 nagyságrenddel romlik, ezért bizonyos speciális igényű kamrák NEG alkalmazása szükséges.továbbá a titánra érzékeny minták/eszközök esetében ügyelni kell arra, hogy elkerüljük a titán szublimációs szivattyú helyét.
V. Kriogén szivattyúk
A kriogén szivattyúk főként alacsony hőmérsékletű fizikai adszorpcióra támaszkodnak a vákuum elérése érdekében, amelynek előnyei a nagy szivattyúzási sebesség, a szennyezésmentesség és a nagy végső vákuum.A kriogén szivattyúk szivattyúzási sebességét befolyásoló fő tényezők a hőmérséklet és a szivattyú felülete.A nagy molekuláris nyalábú epitaxiás rendszerekben a kriogén szivattyúkat széles körben használják a magas végső vákuumigény miatt.
A kriogén szivattyúk hátránya a magas folyékony nitrogén fogyasztás és a magas üzemeltetési költségek.A recirkulációs hűtővel ellátott rendszerek folyékony nitrogén fogyasztása nélkül is használhatók, de ez magával hozza az energiafogyasztás, a rezgés és a zaj megfelelő problémáit.Emiatt a kriogén szivattyúkat ritkábban használják a hagyományos laboratóriumi berendezésekben.
VI.Szívószivattyúk (NEG)
A szívószer szivattyú az egyik leggyakrabban használt vákuumszivattyú az elmúlt években, előnye a kémiai adszorpció teljes kihasználása, nincs gőzbevonat és elektromágneses szennyezés, gyakran molekuláris szivattyúkkal együtt használják a titán szublimációs szivattyúk és a porlasztó ionok helyére. A szivattyúk hátránya a magas költségek és a regenerálások korlátozott száma, amelyeket általában olyan rendszerekben használnak, amelyek magas vákuumstabilitási követelményeket támasztanak, vagy nagyon érzékenyek az elektromágneses mezőkre.
Ezen túlmenően, mivel az elszívó szivattyú a kezdeti aktiváláson túl nem igényel további tápellátást, gyakran használják nagy rendszerekben segédszivattyúként a szivattyúzási sebesség növelésére és a vákuumszint javítására, ami hatékonyan leegyszerűsítheti a rendszert.
ábra: Üzemi nyomások különböző típusú szivattyúkhoz.A barna nyilak a megengedett legnagyobb üzemi nyomástartományt, a vastagon szedett zöld részek pedig a közös üzemi nyomástartományt mutatják.
Feladás időpontja: 2022.11.18