I. Mechanische pompen
De belangrijkste functie van de mechanische pomp is het verschaffen van het noodzakelijke voortrapvacuüm voor het opstarten van de turbomoleculaire pomp.Veelgebruikte mechanische pompen zijn voornamelijk vortex-droogpompen, membraanpompen en oliedichte mechanische pompen.
Membraanpompen hebben een lage pompsnelheid en worden vanwege het kleine formaat over het algemeen gebruikt voor kleine moleculaire pompsets.
De olie-afgedichte mechanische pomp is de meest gebruikte mechanische pomp in het verleden, gekenmerkt door een grote pompsnelheid en een goed eindvacuüm. Het nadeel is het algemene bestaan van olieretour, in ultrahoogvacuümsystemen moeten ze over het algemeen worden uitgerust met een magneetklep (voor het voorkomen van onbedoelde stroomuitval veroorzaakt door olieretour) en moleculaire zeef (adsorptie-effect).
De laatste jaren wordt de scroll-droogpomp steeds vaker gebruikt. Het voordeel is eenvoudig te gebruiken en keert niet terug naar olie, alleen de pompsnelheid en het uiteindelijke vacuüm zijn iets slechter dan die van mechanische pompen met olieafdichting.
Mechanische pompen zijn een belangrijke bron van geluid en trillingen in het laboratorium en het is beter om een geluidsarme pomp te kiezen en deze waar mogelijk tussen apparatuur te plaatsen, maar dit laatste is vaak niet eenvoudig te realiseren vanwege de beperkingen op de werkafstand.
II.Turbomoleculaire pompen
Turbomoleculaire pompen zijn afhankelijk van roterende schoepen met hoge snelheid (meestal rond de 1000 omwentelingen per minuut) om een gerichte gasstroom te bereiken.De verhouding tussen de uitlaatdruk van de pomp en de inlaatdruk wordt de compressieverhouding genoemd.De compressieverhouding is gerelateerd aan het aantal trappen van de pomp, de snelheid en het type gas, het algemene molecuulgewicht van de gascompressie is relatief hoog.Het ultieme vacuüm van een turbomoleculaire pomp wordt algemeen beschouwd als 10-9-10-10 mbar, en de afgelopen jaren is het ultieme vacuüm, met de voortdurende vooruitgang van de moleculaire pomptechnologie, verder verbeterd.
Omdat de voordelen van een turbomoleculaire pomp alleen worden gerealiseerd in een moleculaire stromingstoestand (een stromingstoestand waarin het gemiddelde vrije bereik van de gasmoleculen veel groter is dan de maximale grootte van de kanaaldoorsnede), kan een voortrapvacuümpomp met een werkdruk van 1 tot 10-2 Pa is vereist.Vanwege de hoge rotatiesnelheid van de schoepen kan de moleculaire pomp worden beschadigd of vernield door vreemde voorwerpen, trillingen, schokken, resonantie of gasschokken.Voor beginners is de meest voorkomende oorzaak van schade een gasschok veroorzaakt door bedieningsfouten.Schade aan een moleculaire pomp kan ook worden veroorzaakt door resonantie veroorzaakt door een mechanische pomp.Deze aandoening is relatief zeldzaam, maar vereist speciale aandacht omdat deze verraderlijker is en niet gemakkelijk kan worden gedetecteerd.
III.Sputterende ionenpomp
Het werkingsprincipe van de sputterionenpomp is om de door de Penning-ontlading gegenereerde ionen te gebruiken om de titaniumplaat van de kathode te bombarderen om een nieuwe titaniumfilm te vormen, waardoor de actieve gassen worden geadsorbeerd en ook een bepaald begrafeniseffect op de inerte gassen wordt uitgeoefend. .De voordelen van sputterionenpompen zijn een goed eindvacuüm, geen trillingen, geen lawaai, geen vervuiling, een volwassen en stabiel proces, geen onderhoud en bij dezelfde pompsnelheid (behalve voor inerte gassen), zijn de kosten veel lager dan die van moleculaire pompen, waardoor ze extreem veel worden gebruikt in ultrahoogvacuümsystemen.Gewoonlijk is de normale bedrijfscyclus van sputterionenpompen meer dan 10 jaar.
Ionenpompen moeten over het algemeen een druk van meer dan 10-7 mbar hebben om goed te kunnen werken (werken bij slechtere vacuüms verkort hun levensduur aanzienlijk) en vereisen daarom een moleculaire pompset om een goed voortrapvacuüm te bieden.Het is gebruikelijk om een ionenpomp + TSP in de hoofdkamer te gebruiken en een kleine moleculaire pompset in de inlaatkamer.Open tijdens het bakken het aangesloten inzetventiel en laat de kleine moleculaire pompset voor het voorvacuüm zorgen.
Opgemerkt dient te worden dat ionenpompen minder goed in staat zijn tot adsorptie van inerte gassen en dat hun maximale pompsnelheid enigszins verschilt van die van moleculaire pompen, zodat voor grote ontgassingsvolumes of grote hoeveelheden inerte gassen een moleculaire pompset nodig is.Bovendien genereert de ionenpomp tijdens bedrijf een elektromagnetisch veld, dat interferentie met bijzonder gevoelige systemen kan veroorzaken.
IV.Titanium sublimatiepompen
Titaniumsublimatiepompen werken door te vertrouwen op de verdamping van metallisch titanium om een titaniumfilm op de kamerwanden te vormen voor chemisorptie.De voordelen van titaniumsublimatiepompen zijn de eenvoudige constructie, lage kosten, eenvoudig onderhoud, geen straling en geen trillingsgeluid.
Titaniumsublimatiepompen bestaan meestal uit 3 titaniumfilamenten (om afbranden te voorkomen) en worden gebruikt in combinatie met moleculaire of ionenpompen om voor een uitstekende waterstofverwijdering te zorgen.Het zijn de belangrijkste vacuümpompen in het bereik van 10-9-10-11 mbar en worden gemonteerd in de meeste ultrahoogvacuümkamers waar hoge vacuümniveaus vereist zijn.
Het nadeel van titaniumsublimatiepompen is de noodzaak van regelmatig sputteren van titanium. Het vacuüm verslechtert met ongeveer 1-2 ordes van grootte tijdens het sputteren (binnen een paar minuten), daarom vereisen bepaalde kamers met specifieke behoeften het gebruik van NEG.Ook moet er bij titaniumgevoelige monsters/apparaten op worden gelet dat de locatie van de titaniumsublimatiepomp wordt vermeden.
V. Cryogene pompen
Cryogene pompen vertrouwen voornamelijk op fysieke adsorptie bij lage temperatuur om vacuüm te verkrijgen, met de voordelen van hoge pompsnelheid, geen vervuiling en een hoog eindvacuüm.De belangrijkste factoren die de pompsnelheid van cryogene pompen beïnvloeden, zijn de temperatuur en het oppervlak van de pomp.In epitaxiesystemen met grote moleculaire bundels worden cryogene pompen veel gebruikt vanwege de hoge ultieme vacuümvereisten.
De nadelen van cryogene pompen zijn het hoge verbruik van vloeibare stikstof en de hoge bedrijfskosten.Systemen met recirculerende koelmachines kunnen worden gebruikt zonder vloeibare stikstof te verbruiken, maar dit brengt de bijbehorende problemen met zich mee op het gebied van energieverbruik, trillingen en geluid.Om deze reden worden cryogene pompen minder vaak gebruikt in conventionele laboratoriumapparatuur.
VI.Aanzuigpompen (NEG)
Zuigmiddelpomp is een van de meer gebruikte vacuümpompen van de afgelopen jaren, het voordeel is het volledige gebruik van chemische adsorptie, geen dampplating en elektromagnetische vervuiling, vaak gebruikt in combinatie met moleculaire pompen om de plaats in te nemen van titaniumsublimatiepompen en sputterionen pompen, het nadeel is de hoge kosten en het beperkte aantal regeneraties, meestal gebruikt in systemen met hoge eisen aan vacuümstabiliteit of zeer gevoelig voor elektromagnetische velden.
Omdat de aspiratiepomp na de initiële activering geen extra voedingsaansluiting nodig heeft, wordt hij bovendien in grote systemen vaak gebruikt als hulppomp om de pompsnelheid te verhogen en het vacuümniveau te verbeteren, wat het systeem effectief kan vereenvoudigen.
Afbeelding ： Werkdrukken voor verschillende typen pompen.De bruine pijlen tonen het maximaal toegestane werkdrukbereik en de vetgedrukte groene delen tonen het gebruikelijke werkdrukbereik.
Posttijd: 18-nov-2022