ปั๊มที่ใช้กันทั่วไปในระบบสุญญากาศสูงพิเศษ

I. ปั๊มเครื่องกล
หน้าที่หลักของปั๊มเชิงกลคือการจัดหาสุญญากาศก่อนขั้นตอนที่จำเป็นสำหรับการสตาร์ทปั๊มเทอร์โบโมเลกุลปั๊มเชิงกลที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ปั๊มแห้งแบบวอร์เท็กซ์ ปั๊มไดอะแฟรม และปั๊มเชิงกลแบบซีลน้ำมัน
ปั๊มไดอะแฟรมมีความเร็วในการปั๊มต่ำ และโดยทั่วไปจะใช้กับชุดปั๊มโมเลกุลขนาดเล็กเนื่องจากมีขนาดที่เล็ก
ปั๊มเชิงกลซีลน้ำมันเป็นปั๊มเชิงกลที่ใช้มากที่สุดในอดีต โดดเด่นด้วยความเร็วในการปั๊มขนาดใหญ่และสุญญากาศขั้นสูงสุดที่ดี ข้อเสียคือการมีอยู่ของน้ำมันกลับคืนโดยทั่วไป ในระบบสุญญากาศสูงพิเศษโดยทั่วไปจำเป็นต้องติดตั้งโซลินอยด์วาล์ว (เพื่อป้องกันไฟฟ้าดับโดยไม่ได้ตั้งใจที่เกิดจากการส่งคืนน้ำมัน) และตะแกรงโมเลกุล (ผลการดูดซับ)
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ปั๊มแบบแห้งแบบสโครลยิ่งมีการใช้งานมากขึ้น ข้อดีคือใช้งานง่ายและไม่กลับเป็นน้ำมัน เพียงแค่ความเร็วการสูบและสุญญากาศขั้นสุดท้ายนั้นแย่กว่าปั๊มเชิงกลแบบซีลน้ำมันเล็กน้อย
ปั๊มแบบกลไกเป็นสาเหตุหลักของเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนในห้องปฏิบัติการ และควรเลือกปั๊มที่มีเสียงรบกวนต่ำและวางไว้ระหว่างอุปกรณ์หากเป็นไปได้ แต่ปั๊มแบบหลังมักจะทำได้ยากเนื่องจากมีข้อจำกัดด้านระยะห่างในการทำงาน
ครั้งที่สองปั๊มเทอร์โบโมเลกุล
ปั๊มโมเลกุลเทอร์โบอาศัยใบพัดหมุนความเร็วสูง (โดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ 1,000 รอบต่อนาที) เพื่อให้เกิดการไหลของก๊าซในทิศทางที่กำหนดอัตราส่วนของแรงดันไอเสียของปั๊มต่อแรงดันขาเข้าเรียกว่าอัตราส่วนกำลังอัดอัตราส่วนการอัดสัมพันธ์กับจำนวนสเตจของปั๊ม ความเร็ว และชนิดของแก๊ส น้ำหนักโมเลกุลทั่วไปของการอัดแก๊สค่อนข้างสูงโดยทั่วไปแล้ว สุญญากาศขั้นสุดท้ายของปั๊มเทอร์โบโมเลกุลจะอยู่ที่ 10-9-10-10 มิลลิบาร์ และในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีปั๊มโมเลกุล สุญญากาศขั้นสุดท้ายจึงได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม
เนื่องจากข้อดีของปั๊มเทอร์โบโมเลกุลจะรับรู้ได้ในสถานะการไหลของโมเลกุลเท่านั้น (สถานะการไหลซึ่งช่วงอิสระเฉลี่ยของโมเลกุลก๊าซมากกว่าขนาดสูงสุดของหน้าตัดของท่อมาก) ปั๊มสุญญากาศก่อนขั้นตอน ด้วยแรงดันใช้งาน 1 ถึง 10-2 Paเนื่องจากใบพัดหมุนด้วยความเร็วสูง ปั๊มโมเลกุลจึงอาจได้รับความเสียหายหรือถูกทำลายโดยวัตถุแปลกปลอม ความกระวนกระวายใจ การกระแทก เสียงสะท้อน หรือแก๊สช็อตสำหรับผู้เริ่มต้น สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความเสียหายคือแก๊สช็อตที่เกิดจากข้อผิดพลาดในการใช้งานความเสียหายต่อปั๊มโมเลกุลอาจเกิดจากการสั่นพ้องที่ถูกกระตุ้นโดยปั๊มเชิงกลภาวะนี้ค่อนข้างหายากแต่ต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษเนื่องจากเป็นอันตรายมากกว่าและตรวจไม่พบได้ง่าย

สาม.ปั๊มไอออนสปัตเตอร์
หลักการทำงานของปั๊มไอออนสปัตเตอร์คือการใช้ไอออนที่สร้างขึ้นโดยการปล่อย Penning เพื่อโจมตีแผ่นไทเทเนียมของแคโทดเพื่อสร้างฟิล์มไทเทเนียมใหม่ ซึ่งจะดูดซับก๊าซที่ใช้งานอยู่และมีผลกระทบต่อการฝังศพของก๊าซเฉื่อยเช่นกัน .ข้อดีของปั๊มไอออนสปัตเตอร์คือสุญญากาศขั้นสูงสุดที่ดี ไม่มีการสั่นสะเทือน ไม่มีเสียงรบกวน ไม่มีมลพิษ กระบวนการที่ครบกำหนดและมีเสถียรภาพ ไม่มีการบำรุงรักษา และที่ความเร็วปั๊มเท่ากัน (ยกเว้นก๊าซเฉื่อย) ต้นทุนของปั๊มนั้นต่ำกว่าปั๊มโมเลกุลมาก ซึ่งทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบสุญญากาศสูงพิเศษโดยปกติวงจรการทำงานปกติของปั๊มไอออนสปัตเตอร์ริ่งจะใช้เวลามากกว่า 10 ปี
โดยทั่วไป ปั๊มไอออนจะต้องมีอุณหภูมิมากกว่า 10-7 มิลลิบาร์จึงจะทำงานได้อย่างถูกต้อง (การทำงานในสุญญากาศที่แย่กว่าจะลดอายุการใช้งานลงอย่างมาก) ดังนั้นจึงต้องใช้ชุดปั๊มโมเลกุลเพื่อให้สุญญากาศก่อนขั้นตอนที่ดีเป็นเรื่องปกติที่จะใช้ปั๊มไอออน + TSP ในห้องหลักและชุดปั๊มโมเลกุลขนาดเล็กในห้องทางเข้าเมื่ออบ ให้เปิดวาล์วแทรกที่เชื่อมต่ออยู่ และปล่อยให้ชุดปั๊มโมเลกุลขนาดเล็กทำหน้าที่สุญญากาศด้านหน้า
ควรสังเกตว่าปั๊มไอออนมีความสามารถในการดูดซับก๊าซเฉื่อยได้น้อยกว่า และความเร็วในการปั๊มสูงสุดจะแตกต่างบ้างจากความเร็วของปั๊มโมเลกุล ดังนั้นสำหรับปริมาตรก๊าซออกขนาดใหญ่หรือก๊าซเฉื่อยจำนวนมาก จำเป็นต้องใช้ชุดปั๊มโมเลกุลนอกจากนี้ ปั๊มไอออนยังสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างการทำงาน ซึ่งอาจรบกวนระบบที่มีความละเอียดอ่อนเป็นพิเศษ
IV.ปั๊มระเหิดไทเทเนียม
ปั๊มระเหิดไทเทเนียมทำงานโดยอาศัยการระเหยของไทเทเนียมโลหะเพื่อสร้างฟิล์มไทเทเนียมบนผนังห้องเพื่อการดูดซับสารเคมีข้อดีของปั๊มระเหิดไทเทเนียมคือ โครงสร้างเรียบง่าย ต้นทุนต่ำ บำรุงรักษาง่าย ไม่มีรังสี และไม่มีเสียงรบกวนจากการสั่นสะเทือน
ปั๊มระเหิดไทเทเนียมมักจะประกอบด้วยเส้นใยไทเทเนียม 3 เส้น (เพื่อป้องกันการไหม้) และใช้ร่วมกับปั๊มโมเลกุลหรือไอออนเพื่อให้การกำจัดไฮโดรเจนที่ดีเยี่ยมเป็นปั๊มสุญญากาศที่สำคัญที่สุดในช่วง 10-9-10-11 มิลลิบาร์ และติดตั้งไว้ในห้องสุญญากาศสูงพิเศษส่วนใหญ่ที่ต้องการระดับสุญญากาศสูง
ข้อเสียของปั๊มระเหิดไทเทเนียมคือความจำเป็นในการสปัตเตอร์ไทเทเนียมเป็นประจำ สูญญากาศจะลดลงประมาณ 1-2 ลำดับความสำคัญในระหว่างการสปัตเตอร์ (ภายในไม่กี่นาที) ดังนั้นห้องบางห้องที่มีความต้องการเฉพาะจึงจำเป็นต้องใช้ NEGนอกจากนี้ สำหรับตัวอย่าง/อุปกรณ์ที่ไวต่อไทเทเนียม ควรใช้ความระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงตำแหน่งของปั๊มระเหิดไทเทเนียม
V. ปั๊มไครโอเจนิค
ปั๊มไครโอเจนิกส์อาศัยการดูดซับทางกายภาพที่อุณหภูมิต่ำเป็นหลักเพื่อให้ได้สุญญากาศ โดยมีข้อดีคือมีความเร็วในการปั๊มสูง ไม่มีมลภาวะ และสุญญากาศขั้นสูงสุดมีข้อดีคือปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความเร็วในการปั๊มของปั๊มไครโอเจนิกคืออุณหภูมิและพื้นที่ผิวของปั๊มในระบบเอพิแทกซีลำแสงโมเลกุลขนาดใหญ่ ปั๊มไครโอเจนิกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากความต้องการสุญญากาศขั้นสูงสุด
ข้อเสียของปั๊มไครโอเจนิกคือการใช้ไนโตรเจนเหลวสูงและต้นทุนการดำเนินงานสูงระบบที่มีเครื่องทำความเย็นแบบหมุนเวียนสามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องใช้ไนโตรเจนเหลว แต่นำมาซึ่งปัญหาด้านการใช้พลังงาน การสั่นสะเทือน และเสียงรบกวนที่เกี่ยวข้องด้วยเหตุนี้ ปั๊มไครโอเจนิกจึงไม่ค่อยนิยมใช้ในอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการทั่วไป
วี.เครื่องช่วยหายใจ (NEG)
ปั๊มตัวแทนดูดเป็นหนึ่งในปั๊มสุญญากาศที่ใช้มากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ข้อได้เปรียบของมันคือการใช้การดูดซับสารเคมีอย่างสมบูรณ์ ไม่มีการชุบไอและมลพิษทางแม่เหล็กไฟฟ้า มักจะใช้ร่วมกับปั๊มโมเลกุลเพื่อใช้แทนปั๊มระเหิดไทเทเนียมและไอออนสปัตเตอร์ ข้อเสียคือต้นทุนสูงและการฟื้นฟูในจำนวนจำกัด มักใช้ในระบบที่มีความต้องการความเสถียรของสุญญากาศสูง หรือมีความไวต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสูง
นอกจากนี้ เนื่องจากปั๊มดูดอากาศไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟเพิ่มเติมนอกเหนือจากการเปิดใช้งานครั้งแรก จึงมักใช้ในระบบขนาดใหญ่เป็นปั๊มเสริมเพื่อเพิ่มความเร็วในการสูบและปรับปรุงระดับสุญญากาศ ซึ่งสามารถลดความซับซ้อนของระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ

รูปภาพ ：แรงกดดันในการทำงานสำหรับปั๊มประเภทต่างๆลูกศรสีน้ำตาลแสดงช่วงแรงดันใช้งานสูงสุดที่อนุญาต และส่วนสีเขียวที่เป็นตัวหนาแสดงช่วงแรงดันใช้งานทั่วไป