Cara kerjanya: Teknologi pompa kriogenik 26 Agustus 2020
5 MIN READ
Suhu memengaruhi perilaku uap air
Bayangkan kondensasi di cermin kamar mandi Anda setelah mandi, kaca depan beres yang menyambut Anda setelah malam yang dingin, atau kacamata Anda berkabut ketika Anda masuk ke dalam ruangan setelah menghabiskan waktu di cuaca dingin.
Prinsip yang sama berlaku untuk teknologi pompa kriogenik.
Setiap gas memiliki tekanan uap jenuh yang merupakan fungsi suhu - semakin tinggi suhu, semakin tinggi tekanan uap. Kondensasi pada permukaan dingin mengurangi tekanan uap gas di sekitarnya.
Jika suhu cukup rendah, uap akan berubah menjadi fase padat dan mengembun. Dalam contoh kaca depan yang beku, kaca depan pada dasarnya "memompa" uap air dari kelembapan udara.
Cryocooler
Ketika memompa gas ke tekanan vakum tinggi (HV), kita membutuhkan suhu yang jauh lebih rendah. Misalnya, pada suhu di bawah 423 derajat Fahrenheit (20K), sebagian besar uap akan mengembun ke tekanan vakum ultra tinggi (UHV).
Cryocooler komersial yang dipasok dengan helium, seperti yang ada dalam jajaran produk kami, dapat dengan mudah mempertahankan suhu dalam kisaran yang sangat rendah ini. Cryocooler, juga disebut cold head atau cryo-refrigerator, mendinginkan suhu gas dalam dua tahap.
Pertama, cryocooler mendinginkan gas jauh di bawah suhu nitrogen cair (77K) menggunakan kapasitas pendinginan tinggi. Kemudian, cryocooler mendinginkan gas ke bawah 20K menggunakan kapasitas pendinginan yang lebih rendah.
Pelindung radiasi
Karena pompa kriogenik disimpan pada suhu ruangan, langkah-langkah harus diambil untuk mengurangi radiasi termal dari dinding luar. Untuk tujuan ini, pelindung radiasi disambungkan ke tahap 80K.
Pelindung memiliki baffle saluran masuk gas yang mendinginkan gas yang memasuki area pemompaan bagian dalam. Sisi luarnya dilapisi dengan bahan yang sangat reflektif - mirip dengan thermos flask - untuk mencerminkan panas.
Pertimbangan kondensasi
Jika kondensasi menjadi terlalu tebal, lapisan atas, mirip dengan igloo, mungkin tidak cukup dingin karena konduktivitas panas es yang berkurang.
Jika ini terjadi, kinerja pompa kriogenik akan berkurang. Alat ini harus dibersihkan dari gas dan diregenerasi pada titik ini menggunakan sistem pompa modern dengan kontrol terintegrasi. Setelah pompa kembali online, efisiensi dan kecepatan UHV akan kembali.
Manfaat pompa kriogenik
Pompa kriogenik lebih efisien daripada pompa lain yang digunakan untuk aplikasi serupa. Tidak seperti pompa transfer gas (seperti pompa turbomolekuler atau pompa difusi oli), pompa kriogenik mengkondensasikan semua gas di dalamnya.
Instalatur dapat memasang pompa kriogenik dalam orientasi apa pun. Misalnya, bila dipasang di atas atau di samping ruang vakum tanpa siku 90 derajat, sistem akan mengalami lebih sedikit kehilangan konduktansi.
Pompa kriogenik juga lebih senyap. Hanya start awal dan proses regenerasi yang memerlukan pemompaan kasar.
Pompa Kriogenik versus Pompa Turbomolekuler
Dengan mempertimbangkan semua pompa HV, pompa kriogenik memberikan waktu evakuasi tercepat dari semua ruang vakum. Dibandingkan TMP, pompa kriogenik dapat memompa:
- H2O empat kali lebih tinggi
- H2 dua kali lebih tinggi
- N2 40 persen lebih tinggi
Pompa kriogenik juga kurang sensitif terhadap radiasi ionisasi dan medan magnet dibandingkan TMP.
Pompa kriogenik versus pompa difusi oli
Pompa kriogenik jauh lebih kuat daripada pompa difusi oli dalam bejana vakum besar. Produk ini tersedia dengan kecepatan pemompaan raksasa hingga:
- 60.000 l/dtk untuk N2
- 180.000 l/dtk untuk H2 O
Karena bebas hidrokarbon, pompa kriogenik menghasilkan vakum bersih tanpa risiko kontaminasi hidrokarbon. Karena tidak ada komponen yang bergerak, komponen ini juga tidak memerlukan pelumasan.
Tidak seperti pompa difusi oli, pompa kriogenik bebas oli tidak berisiko rusak atau membakar oli. Produk ini memerlukan konsumsi energi dan air yang lebih rendah, sehingga mengurangi biaya operasional secara keseluruhan.
Aplikasi pompa kriogenik
Pompa kriogenik cocok untuk aplikasi evakuasi cepat, terutama di mana permukaan yang besar dan kontaminasi uap air menjadi masalah. Penggunaan mencakup:
- Ruang simulasi ruang angkasa
- Perangkat pelapisan
- Sistem sputtering dalam produksi semikonduktor
- R&D
- Tungku HV yang digunakan untuk penyolderan dan solder
Proses utama juga memanfaatkan keunggulan pompa kriogenik dibandingkan pompa difusi oli dan TMP. Di antaranya adalah:
- Epitaksis balok molekuler (MBE), yang membutuhkan UHV < 10-09 mbar yang baik dan bebas hidrokarbon.
- Aplikasi R&D khusus seperti eksperimen beamline dalam sinkrotron atau cincin penyimpanan, yang memerlukan UHV bebas hidrokarbon dengan kecepatan pemompaan H2O dan H2 yang tinggi.
Tingkatkan proses Anda dengan teknologi pompa kriogenik modern
Meskipun pompa kriogenik memiliki beberapa keunggulan jelas dalam banyak proses vakum, Anda mungkin masih memiliki kekhawatiran tentang peningkatan karena tampaknya sulit digunakan.
Berita baiknya adalah bahwa dengan pengetahuan yang tepat, pompa kriogenik dapat dengan mudah diterapkan. Penting untuk bermitra dengan penyedia yang akan bekerja untuk memastikan Anda merasa nyaman dengan teknologi setelah penerapan.
Pompa kriogenik dapat menghemat waktu, frustrasi, dan uang. Produk ini merupakan peningkatan dibandingkan TMP dan pompa difusi oli di mana pun Anda dapat memperoleh manfaat dari pemompaan H2 O, H2 s, dan N2 yang murni dan bebas hidrokarbon pada kecepatan tinggi.
- Produk kami
- Aplikasi terkait
- Blog terkait
- Artikel pengetahuan
Blog terkait
Artikel pengetahuan
