Mga bomba na karaniwang ginagamit sa mga ultra-high na vacuum system

I. Mga mekanikal na bomba
Ang pangunahing function ng mechanical pump ay ang magbigay ng kinakailangang pre-stage vacuum para sa start-up ng turbomolecular pump.Kabilang sa mga karaniwang ginagamit na mekanikal na bomba ang pangunahing vortex dry pump, diaphragm pump at oil sealed mechanical pump.
Ang mga diaphragm pump ay may mababang pumping speed at karaniwang ginagamit para sa maliliit na molecular pump set dahil sa maliit na sukat.
Ang oil-sealed mechanical pump ay ang pinaka ginagamit na mechanical pump sa nakaraan, na nailalarawan sa pamamagitan ng malaking pumping speed at magandang ultimate vacuum, ang kawalan ay ang pangkalahatang pagkakaroon ng oil return, sa ultra-high vacuum system sa pangkalahatan ay kailangang nilagyan ng solenoid valve (para maiwasan ang di-sinasadyang power failure na dulot ng oil return) at molecular sieve (adsorption effect).
Sa mga nagdaang taon, ang mas ginagamit ay ang scroll dry pump. Ang kalamangan ay simpleng gamitin at hindi bumabalik sa langis, ang bilis lang ng pumping at ultimate vacuum ay bahagyang mas malala kaysa sa oil-sealed mechanical pump.
Ang mga mekanikal na bomba ay isang pangunahing pinagmumulan ng ingay at panginginig ng boses sa laboratoryo at mas mainam na pumili ng isang mababang ingay na bomba at ilagay ito sa pagitan ng mga kagamitan kung posible, ngunit ang huli ay kadalasang hindi madaling makamit dahil sa mga paghihigpit sa distansya ng pagtatrabaho.
II.Mga Turbomolecular na bomba
Ang mga Turbo molecular pump ay umaasa sa mga high speed rotating vane (karaniwan ay humigit-kumulang 1000 revolutions kada minuto) upang makamit ang direksyong daloy ng gas.Ang ratio ng presyon ng tambutso ng bomba sa presyon ng pumapasok ay tinatawag na ratio ng compression.Ang compression ratio ay nauugnay sa bilang ng mga yugto ng bomba, ang bilis at ang uri ng gas, ang pangkalahatang molekular na timbang ng gas compression ay medyo mataas.Ang ultimate vacuum ng isang turbomolecular pump ay karaniwang itinuturing na 10-9-10-10 mbar, at sa mga nakaraang taon, sa patuloy na pag-unlad ng molecular pump technology, ang ultimate vacuum ay higit na napabuti.
Dahil ang mga pakinabang ng isang turbomolecular pump ay natanto lamang sa isang molecular flow state (isang estado ng daloy kung saan ang average na libreng hanay ng mga molekula ng gas ay mas malaki kaysa sa maximum na laki ng duct cross-section), isang pre-stage na vacuum pump na may operating pressure na 1 hanggang 10-2 Pa ay kinakailangan.Dahil sa mataas na bilis ng pag-ikot ng mga vanes, ang molecular pump ay maaaring masira o masira ng mga dayuhang bagay, jitter, impact, resonance o gas shock.Para sa mga nagsisimula, ang pinakakaraniwang sanhi ng pinsala ay gas shock na dulot ng mga error sa pagpapatakbo.Ang pinsala sa isang molecular pump ay maaari ding sanhi ng resonance na na-trigger ng isang mechanical pump.Ang kundisyong ito ay medyo bihira ngunit nangangailangan ng espesyal na atensyon dahil ito ay mas mapanlinlang at hindi madaling matukoy.

III.Sputtering ion pump
Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng sputtering ion pump ay ang paggamit ng mga ions na nabuo ng Penning discharge upang bombahin ang titanium plate ng cathode upang makabuo ng isang sariwang titanium film, kaya na-adsorbing ang mga aktibong gas at pagkakaroon ng isang tiyak na epekto ng libing sa mga inert na gas din. .Ang mga bentahe ng sputtering ion pump ay mahusay na ultimate vacuum, walang vibration, walang ingay, walang polusyon, isang mature at stable na proseso, walang maintenance at sa parehong bilis ng pumping (maliban sa mga inert gas), ang kanilang gastos ay mas mababa kaysa sa mga molekular na bomba, na ginagawang napakalawak na ginagamit sa mga ultra-high vacuum system.Karaniwan ang normal na operating cycle ng sputtering ion pump ay higit sa 10 taon.
Ang mga ion pump sa pangkalahatan ay kailangang nasa itaas ng 10-7 mbar upang gumana nang maayos (ang pagtatrabaho sa mas masahol na mga vacuum ay makabuluhang nababawasan ang kanilang buhay) at samakatuwid ay nangangailangan ng isang molecular pump set upang magbigay ng isang mahusay na pre-stage vacuum.Karaniwang kasanayan na gumamit ng isang ion pump + TSP sa pangunahing silid at isang maliit na molecular pump na nakatakda sa silid ng pumapasok.Kapag nagbe-bake, buksan ang nakakonektang insert valve at hayaan ang maliit na molecular pump set na magbigay ng vacuum sa harap.
Dapat pansinin na ang mga ion pump ay hindi gaanong may kakayahang mag-adsorption ng mga inert gas at ang kanilang pinakamataas na bilis ng pumping ay medyo naiiba sa molecular pump, kaya na para sa malalaking dami ng outgassing o malalaking halaga ng inert gas, isang molecular pump set ay kinakailangan.Bilang karagdagan, ang ion pump ay bumubuo ng isang electromagnetic field sa panahon ng operasyon, na maaaring makagambala sa mga partikular na sensitibong sistema.
IV.Titanium sublimation pump
Gumagana ang titanium sublimation pump sa pamamagitan ng pag-asa sa evaporation ng metallic titanium upang bumuo ng titanium film sa mga dingding ng silid para sa chemisorption.Ang mga bentahe ng titanium sublimation pump ay simpleng konstruksyon, mababang gastos, madaling pagpapanatili, walang radiation at walang ingay na panginginig ng boses.
Ang mga titanium sublimation pump ay kadalasang binubuo ng 3 titanium filament (upang maiwasan ang pagkasunog) at ginagamit kasama ng molekular o ion pump upang makapagbigay ng mahusay na pag-alis ng hydrogen.Ang mga ito ang pinakamahalagang vacuum pump sa hanay ng 10-9-10-11 mbar at nilagyan ng karamihan sa mga ultra-high na vacuum chamber kung saan kinakailangan ang mataas na antas ng vacuum.
Ang kawalan ng titanium sublimation pump ay ang pangangailangan para sa regular na sputtering ng titanium, ang vacuum ay lumala ng humigit-kumulang 1-2 na mga order ng magnitude sa panahon ng sputtering (sa loob ng ilang minuto), samakatuwid ang ilang mga silid na may mga partikular na pangangailangan ay nangangailangan ng paggamit ng NEG.gayundin, para sa mga sample/device na sensitibo sa titanium, dapat mag-ingat upang maiwasan ang lokasyon ng titanium sublimation pump.
V. Mga cryogenic na bomba
Ang mga cryogenic na bomba ay pangunahing umaasa sa mababang temperatura na pisikal na adsorption upang makakuha ng vacuum, na may mga bentahe ng mataas na bilis ng pumping, walang polusyon at mataas na ultimate vacuum.Ang mga pangunahing salik na nakakaapekto sa bilis ng pumping ng cryogenic pump ay ang temperatura at ang surface area ng pump.Sa malalaking molecular beam epitaxy system, ang mga cryogenic pump ay malawakang ginagamit dahil sa mataas na pangangailangan sa vacuum.
Ang mga kawalan ng cryogenic pump ay ang mataas na pagkonsumo ng likidong nitrogen at mataas na mga gastos sa pagpapatakbo.Ang mga system na may mga recirculating chiller ay maaaring gamitin nang hindi kumukonsumo ng likidong nitrogen, ngunit ito ay nagdadala ng mga kaukulang problema ng pagkonsumo ng enerhiya, panginginig ng boses at ingay.Para sa kadahilanang ito, ang mga cryogenic na bomba ay hindi gaanong karaniwang ginagamit sa maginoo na kagamitan sa laboratoryo.
VI.Aspirator pump (NEG)
Ang suction agent pump ay isa sa mga mas ginagamit na vacuum pump sa mga nakaraang taon, ang kalamangan nito ay ang kumpletong paggamit ng chemical adsorption, walang vapor plating at electromagnetic pollution, kadalasang ginagamit kasabay ng molecular pump upang kunin ang titanium sublimation pump at sputtering ion. sapatos na pangbabae, ang kawalan ay ang mataas na gastos at limitadong bilang ng mga pagbabagong-buhay, kadalasang ginagamit sa mga system na may mataas na mga kinakailangan para sa vacuum stability o lubhang sensitibo sa mga electromagnetic field.
Bilang karagdagan, dahil ang aspirator pump ay hindi nangangailangan ng karagdagang koneksyon sa supply ng kuryente lampas sa paunang pag-activate, madalas din itong ginagamit sa malalaking sistema bilang pantulong na bomba upang mapataas ang bilis ng pumping at mapabuti ang antas ng vacuum, na maaaring epektibong gawing simple ang system.

Figure ：Mga gumaganang pressure para sa iba't ibang uri ng pump.Ang mga brown na arrow ay nagpapakita ng maximum na pinapahintulutang hanay ng presyon ng pagpapatakbo at ang mga naka-bold na berdeng bahagi ay nagpapakita ng karaniwang hanay ng presyon ng pagtatrabaho.