Пумпи кои најчесто се користат во ултра-високи вакуумски системи

I. Механички пумпи
Главната функција на механичката пумпа е да го обезбеди потребниот вакуум пред фазата за стартување на турбомолекуларната пумпа.Најчесто користените механички пумпи вклучуваат главно суви пумпи со вител, пумпи со дијафрагма и механички пумпи запечатени со масло.
Мембранските пумпи имаат мала брзина на пумпање и обично се користат за мали молекуларни пумпи поради малата големина.
Механичката пумпа запечатена со масло е најкористената механичка пумпа во минатото, која се карактеризира со голема брзина на пумпање и добар краен вакуум, недостаток е општото постоење на враќање на маслото, во ултра-високите вакуумски системи генерално треба да бидат опремени со електромагнетниот вентил (за спречување на случаен прекин на струја предизвикан од враќање на маслото) и молекуларно сито (ефект на адсорпција).
Во последниве години, сè повеќе се користи пумпата за суво движење. Предноста е едноставна за употреба и не се враќа на масло, само брзината на пумпање и крајниот вакуум се малку полоши од оние на механичките пумпи запечатени со масло.
Механичките пумпи се главен извор на бучава и вибрации во лабораторијата и подобро е да се избере пумпа со низок шум и да се постави помеѓу опремата каде што е можно, но второто често не е лесно да се постигне поради ограничувањата на работното растојание.
II.Турбомолекуларни пумпи
Турбо молекуларните пумпи се потпираат на ротирачки крила со голема брзина (обично околу 1000 вртежи во минута) за да постигнат насочен проток на гас.Односот на издувниот притисок на пумпата до влезниот притисок се нарекува однос на компресија.Односот на компресија е поврзан со бројот на фази на пумпата, брзината и видот на гасот, општата молекуларна тежина на компресија на гас е релативно висока.Крајниот вакуум на турбомолекуларната пумпа генерално се смета за 10-9-10-10 mbar, а во последниве години, со континуиран напредок на технологијата на молекуларната пумпа, крајниот вакуум е дополнително подобрен.
Бидејќи предностите на турбомолекуларната пумпа се реализираат само во состојба на молекуларен проток (состојба на проток во која просечниот слободен опсег на молекулите на гасот е многу поголем од максималната големина на пресекот на каналот), вакуумската пумпа пред фаза со работен притисок од 1 до 10-2 Pa е потребен.Поради големата ротациона брзина на лопатките, молекуларната пумпа може да биде оштетена или уништена од туѓи предмети, треперење, удар, резонанца или гасен шок.За почетници, најчеста причина за оштетување е гасниот шок предизвикан од оперативни грешки.Оштетувањето на молекуларната пумпа може да биде предизвикано и од резонанца активирана од механичка пумпа.Оваа состојба е релативно ретка, но бара посебно внимание бидејќи е поподмолна и не се открива лесно.

III.Пумпа на јонска пумпа
Принципот на работа на јонската пумпа за распрскување е да ги користи јоните генерирани од празнењето Пенинг за бомбардирање на титаниумската плоча на катодата за да формира свеж титаниумски филм, со што се адсорбираат активните гасови и има одреден ефект на закопување и на инертните гасови. .Предностите на јонските пумпи за распрскување се добар краен вакуум, без вибрации, без бучава, без загадување, зрел и стабилен процес, без одржување и со иста брзина на пумпање (освен за инертни гасови), нивната цена е многу пониска од молекуларните пумпи, што ги прави исклучително широко користени во ултра-високи вакуумски системи.Обично нормалниот работен циклус на јонските пумпи за распрскување е повеќе од 10 години.
Јонските пумпи генерално треба да бидат над 10-7 mbar за да работат правилно (работата на полоши правосмукалки значително го намалува нивниот животен век) и затоа бараат комплет молекуларна пумпа за да се обезбеди добар вакуум пред фазата.Вообичаена практика е да се користи јонска пумпа + TSP во главната комора и мала молекуларна пумпа поставена во влезната комора.Кога печете, отворете го поврзаниот вентил за вметнување и оставете го комплетот со мала молекуларна пумпа да обезбеди преден вакуум.
Треба да се забележи дека јонските пумпи се помалку способни за адсорпција на инертни гасови и нивната максимална брзина на пумпање донекаде се разликува од онаа на молекуларните пумпи, така што за големи волумени на испуштање гасови или големи количини инертни гасови, потребен е сет на молекуларна пумпа.Покрај тоа, јонската пумпа генерира електромагнетно поле за време на работата, што може да пречи на особено чувствителните системи.
IV.Титаниумски пумпи за сублимација
Титаниумските пумпи за сублимација работат со потпирање на испарувањето на металниот титаниум за да формираат титаниумска фолија на ѕидовите на комората за хемисорпција.Предностите на титаниумските пумпи за сублимација се едноставна конструкција, ниска цена, лесно одржување, без зрачење и без бучава од вибрации.
Пумпите за сублимација на титаниум обично се состојат од 3 титаниумски филаменти (за да се спречи согорување) и се користат во комбинација со молекуларни или јонски пумпи за да се обезбеди одлично отстранување на водородот.Тие се најважните вакуумски пумпи во опсегот 10-9-10-11 mbar и се поставени во повеќето ултра-високи вакуумски комори каде што се потребни високи нивоа на вакуум.
Недостаток на титаниумските пумпи за сублимација е потребата за редовно прскање на титаниум, вакуумот се влошува за околу 1-2 реда на јачина при прскање (во рок од неколку минути), затоа одредени комори со специфични потреби бараат употреба на NEG.исто така, за примероци/уреди чувствителни на титаниум, треба да се внимава да се избегне локацијата на пумпата за сублимација на титаниум.
V. Криогени пумпи
Криогените пумпи главно се потпираат на физичка адсорпција на ниска температура за да се добие вакуум, со предностите на голема брзина на пумпање, без загадување и висок краен вакуум.Главните фактори кои влијаат на брзината на пумпање на криогените пумпи се температурата и површината на пумпата.Во системите за епитаксии со големи молекуларни зраци, криогените пумпи се широко користени поради високите крајни барања за вакуум.
Недостатоците на криогените пумпи се големата потрошувачка на течен азот и високите оперативни трошоци.Системите со рециркулирачки чилери може да се користат без да се троши течен азот, но тоа ги носи со себе соодветните проблеми на потрошувачката на енергија, вибрациите и бучавата.Поради оваа причина, криогените пумпи поретко се користат во конвенционалната лабораториска опрема.
VI.Аспираторни пумпи (НЕГ)
Пумпата за вшмукување е една од покористените вакуумски пумпи во последниве години, нејзината предност е целосната употреба на хемиска адсорпција, без пареа и електромагнетно загадување, често се користи заедно со молекуларни пумпи за да го заземе местото на пумпи за сублимација на титаниум и јони за прскање. пумпи, недостаток е високата цена и ограничениот број на регенерации, обично се користат во системи со високи барања за стабилност на вакуум или високо чувствителни на електромагнетни полиња.
Дополнително, бидејќи пумпата за аспиратор не бара дополнително поврзување со напојување надвор од првичното активирање, исто така често се користи во големи системи како помошна пумпа за да се зголеми брзината на пумпање и да се подобри нивото на вакуум, што може ефективно да го поедностави системот.

Слика: Работен притисок за различни типови на пумпи.Кафеавите стрелки го покажуваат максимално дозволениот опсег на работен притисок, а задебелените зелени делови го покажуваат заедничкиот опсег на работен притисок.