Pompa yang biasa digunakan dalam sistem vakum ultra-tinggi

I. Pompa mekanis
Fungsi utama pompa mekanis adalah untuk menyediakan vakum pra-tahap yang diperlukan untuk menghidupkan pompa turbomolekul.Pompa mekanis yang umum digunakan terutama mencakup pompa pusaran kering, pompa diafragma, dan pompa mekanis bersegel oli.
Pompa diafragma memiliki kecepatan pemompaan yang rendah dan umumnya digunakan untuk set pompa molekuler kecil karena ukurannya yang kecil.
Pompa mekanis bersegel oli adalah pompa mekanis yang paling banyak digunakan di masa lalu, ditandai dengan kecepatan pemompaan yang besar dan vakum akhir yang baik, kerugiannya adalah adanya pengembalian oli secara umum, dalam sistem vakum ultra-tinggi umumnya perlu dilengkapi dengan katup solenoid (untuk mencegah kegagalan daya yang tidak disengaja yang disebabkan oleh pengembalian minyak) dan saringan molekuler (efek adsorpsi).
Dalam beberapa tahun terakhir, yang lebih banyak digunakan adalah pompa gulir kering. Keuntungannya adalah mudah digunakan dan tidak kembali ke oli, hanya saja kecepatan pemompaan dan vakum akhir sedikit lebih buruk dibandingkan dengan pompa mekanis bersegel oli.
Pompa mekanis merupakan sumber utama kebisingan dan getaran di laboratorium dan lebih baik memilih pompa dengan kebisingan rendah dan menempatkannya di antara peralatan jika memungkinkan, namun hal terakhir ini seringkali tidak mudah dicapai karena pembatasan jarak kerja.
II.Pompa turbomolekul
Pompa molekuler turbo mengandalkan baling-baling berputar berkecepatan tinggi (biasanya sekitar 1000 putaran per menit) untuk mencapai aliran gas terarah.Rasio tekanan buang pompa terhadap tekanan masuk disebut rasio kompresi.Rasio kompresi berkaitan dengan jumlah tahapan pompa, kecepatan dan jenis gas, berat molekul umum kompresi gas relatif tinggi.Vakum pamungkas dari pompa turbomolekul umumnya dianggap 10-9-10-10 mbar, dan dalam beberapa tahun terakhir, dengan kemajuan berkelanjutan dalam teknologi pompa molekuler, vakum pamungkas telah ditingkatkan lebih lanjut.
Karena keuntungan dari pompa turbomolekuler hanya diwujudkan dalam keadaan aliran molekuler (keadaan aliran di mana kisaran bebas rata-rata molekul gas jauh lebih besar daripada ukuran maksimum penampang saluran), pompa vakum pra-tahap dengan tekanan operasi 1 hingga 10-2 Pa diperlukan.Karena kecepatan putaran baling-baling yang tinggi, pompa molekuler dapat rusak atau hancur oleh benda asing, jitter, benturan, resonansi, atau guncangan gas.Bagi pemula, penyebab kerusakan yang paling umum adalah sengatan gas yang disebabkan oleh kesalahan pengoperasian.Kerusakan pada pompa molekuler juga dapat disebabkan oleh resonansi yang dipicu oleh pompa mekanis.Kondisi ini tergolong jarang terjadi namun memerlukan perhatian khusus karena lebih berbahaya dan tidak mudah dideteksi.

AKU AKU AKU.Pompa ion sputtering
Prinsip kerja pompa ion sputtering adalah menggunakan ion yang dihasilkan oleh pelepasan Penning untuk membombardir pelat titanium katoda untuk membentuk film titanium baru, sehingga menyerap gas aktif dan memiliki efek penguburan tertentu pada gas inert juga. .Keuntungan dari pompa ion sputtering adalah vakum akhir yang baik, tidak ada getaran, tidak ada kebisingan, tidak ada polusi, proses yang matang dan stabil, tidak ada perawatan dan pada kecepatan pemompaan yang sama (kecuali gas inert), biayanya jauh lebih rendah daripada pompa molekuler, yang membuatnya sangat banyak digunakan dalam sistem vakum ultra-tinggi.Biasanya siklus operasi normal pompa ion sputtering adalah lebih dari 10 tahun.
Pompa ion umumnya harus berada di atas 10-7 mbar agar dapat bekerja dengan baik (bekerja pada ruang hampa yang buruk akan mengurangi masa pakainya secara signifikan) dan oleh karena itu memerlukan rangkaian pompa molekuler untuk menyediakan ruang hampa pra-tahap yang baik.Merupakan praktik umum untuk menggunakan pompa ion + TSP di ruang utama dan pompa molekuler kecil yang dipasang di ruang masuk.Saat memanggang, buka katup sisipan yang terhubung dan biarkan pompa molekuler kecil menyediakan ruang hampa depan.
Perlu dicatat bahwa pompa ion kurang mampu menyerap gas inert dan kecepatan pemompaan maksimumnya agak berbeda dari pompa molekuler, sehingga untuk volume pelepasan gas yang besar atau gas inert dalam jumlah besar, diperlukan satu set pompa molekuler.Selain itu, pompa ion menghasilkan medan elektromagnetik selama pengoperasian, yang dapat mengganggu sistem yang sangat sensitif.
IV.Pompa sublimasi titanium
Pompa sublimasi titanium bekerja dengan mengandalkan penguapan logam titanium untuk membentuk lapisan titanium pada dinding ruang untuk proses kimiawi.Keunggulan pompa sublimasi titanium adalah konstruksi sederhana, biaya rendah, perawatan mudah, tidak ada radiasi dan tidak ada suara getaran.
Pompa sublimasi titanium biasanya terdiri dari 3 filamen titanium (untuk mencegah terbakar) dan digunakan dalam kombinasi dengan pompa molekuler atau ion untuk menghasilkan penghilangan hidrogen yang sangat baik.Mereka adalah pompa vakum terpenting dalam kisaran 10-9-10-11 mbar dan dipasang di sebagian besar ruang vakum ultra-tinggi yang memerlukan tingkat vakum tinggi.
Kerugian dari pompa sublimasi titanium adalah perlunya sputtering titanium secara teratur, vakum menurun sekitar 1-2 kali lipat selama sputtering (dalam beberapa menit), oleh karena itu ruangan tertentu dengan kebutuhan khusus memerlukan penggunaan NEG.Selain itu, untuk sampel/perangkat yang sensitif terhadap titanium, harus berhati-hati untuk menghindari lokasi pompa sublimasi titanium.
V. Pompa kriogenik
Pompa kriogenik terutama mengandalkan adsorpsi fisik suhu rendah untuk mendapatkan vakum, dengan keunggulan kecepatan pemompaan tinggi, tidak ada polusi, dan vakum ultimat yang tinggi.Faktor utama yang mempengaruhi kecepatan pemompaan pompa kriogenik adalah suhu dan luas permukaan pompa.Dalam sistem epitaksi berkas molekul besar, pompa kriogenik banyak digunakan karena persyaratan vakum ultimat yang tinggi.
Kerugian dari pompa kriogenik adalah tingginya konsumsi nitrogen cair dan biaya pengoperasian yang tinggi.Sistem dengan pendingin resirkulasi dapat digunakan tanpa mengonsumsi nitrogen cair, tetapi hal ini menimbulkan masalah terkait konsumsi energi, getaran, dan kebisingan.Oleh karena itu, pompa kriogenik lebih jarang digunakan pada peralatan laboratorium konvensional.
VI.Pompa aspirator (NEG)
Pompa agen hisap adalah salah satu pompa vakum yang paling banyak digunakan dalam beberapa tahun terakhir, keunggulannya adalah penggunaan adsorpsi kimia secara menyeluruh, tidak ada pelapisan uap dan polusi elektromagnetik, sering digunakan bersama dengan pompa molekuler untuk menggantikan pompa sublimasi titanium dan sputtering ion. pompa, kelemahannya adalah biaya tinggi dan jumlah regenerasi yang terbatas, biasanya digunakan dalam sistem dengan persyaratan stabilitas vakum yang tinggi atau sangat sensitif terhadap medan elektromagnetik.
Selain itu, karena pompa aspirator tidak memerlukan sambungan catu daya tambahan selain aktivasi awal, pompa ini juga sering digunakan dalam sistem besar sebagai pompa tambahan untuk meningkatkan kecepatan pemompaan dan meningkatkan tingkat vakum, yang secara efektif dapat menyederhanakan sistem.

Gambar ：Tekanan kerja untuk berbagai jenis pompa.Panah berwarna coklat menunjukkan kisaran tekanan pengoperasian maksimum yang diijinkan dan bagian hijau yang dicetak tebal menunjukkan kisaran tekanan kerja umum.