Vacuum baking out: pentingnya dan implementasinya 3 Oktober 2019
Keberadaan molekul gas, baik yang bergerak lambat maupun cepat, adalah yang menyebabkan tekanan. Vakum dihasilkan dengan mengurangi jumlah molekul yang ada di dalam, misalnya, ruang atau tabung reaksi. Namun, dengan mengurangi jumlah molekul yang memberikan tekanan pada permukaan internal ruang tersebut, tekanan berkurang. Sayangnya, hal ini menyebabkan molekul "tambahan" masuk ke dalam permainan.
Molekul tambahan ini memiliki dua sumber utama: molekul dekat permukaan yang akan tersangkut atau terjerat dalam kekasaran mikroskopis permukaan; dan molekul yang tertanam di dalam permukaan internal ruang itu sendiri dan yang "meresap" keluar dari massa ke permukaan saat vakum meningkat dan tekanan penahan dihilangkan.
Seolah-olah ini tidak cukup rumit bagi insinyur vakum untuk menangani, ada sumber kontaminan gas lain yang perlu dipertimbangkan. Hal ini mencakup kontaminan eksternal seperti sidik jari dan lemak manusia yang terkandung di dalamnya; produk reaksi; aliran balik oli dari pompa yang berada di dalamnya ke atmosfer vakum; dan tekanan uap komponen vakum itu sendiri, misalnya segel.
Berbagai sumber (dan kombinasi) molekul "tambahan" ini mencegah pompa vakum memperoleh dan mempertahankan tingkat vakum yang dapat dan harus diperoleh secara tepat waktu dan dapat diprediksi. Solusinya beragam: untuk memastikan bahwa bahan yang membuat barang-barang ini serendah mungkin terkontaminasi; memastikan bahwa sarung tangan bebas debu lateks digunakan saat merakit komponen; bahwa sumber minyak (mutlak) terisolasi; bahwa jika memungkinkan, karet dan plastik diganti dengan bahan "non-molekuler" lainnya; dan terakhir, bahwa komponen "dibakar".
Apa yang dimaksud dengan bake out sistem vakum?
Panggang melibatkan pemanasan barang (idealnya hingga 300 - 400 ͦ C, jika vakum ultra tinggi (UHV) harus dicapai).
Namun, produsen pompa biasanya menentukan suhu bake-out maksimum pada flensa pompa vakum tinggi hingga 120 ͦ C. Jika sumber panas (seperti pemanasan radiasi) digunakan dalam peralatan vakum, maka daya radiasi yang diizinkan tidak boleh terlampaui.
Batasan bake-out vakum
Prosedur baking untuk menangani molekul yang berasal dari permukaan dan sub-permukaan (misalnya ruang) akan tergantung pada tingkat vakum yang diperlukan, penggunaan akhirnya, dan sistem itu sendiri. Panggang di luar ruang untuk menguap air dan residu hidrokarbon akan menjadi pengecualian yang jelas. Jika ruang adalah sistem UHV yang dapat dipanggang, dengan gasket logam, maka pemanggangan sistem (khususnya ke dalam pompa yang lebih kasar) harus menjadi praktik standar.
Segel O-ring memiliki jenis masalahnya sendiri. Suhu pemanggangan vakum dan efektivitasnya akan dibatasi oleh toleransi suhu bahan cincin O. Misalnya, Viton tidak boleh dipanggang di atas 160 ͦ C karena akan perlahan-lahan mulai rusak. Lebih penting lagi, semua bahan yang dapat dipanggang (di mana pun berada dalam sistem) harus cukup homogen secara termal, jika tidak, titik dingin akan mengumpulkan kontaminan yang perlu dihilangkan.
Pembilasan ruang dengan gas panas, seperti nitrogen, dapat efektif dalam menghilangkan kontaminan permukaan. Jika nitrogen melewati pemanas gas bersih, dan dibiarkan mengalir perlahan melalui ruang hingga 30 menit, kontaminan akan terperangkap dalam aliran dan keluar melalui portal pembuangan. Namun, waktu dan suhu harus ditentukan untuk setiap sistem. Meskipun cukup mudah dilakukan, metode pembersihan nitrogen ini hanya merupakan solusi parsial untuk sistem vakum tinggi.
Mengapa waktu sangat penting dalam prosedur baking vakum
Terakhir, dalam makalah ilmiah tahun 1961 tentang baking menggunakan Turbomolecular Pumps (TMP) untuk proyek CERN, dinyatakan bahwa "pump-down dengan TMP memakan waktu antara dua dan tiga minggu, terutama didorong oleh outgassing dari banyak lapisan super-insulasi yang terkandung dalam vakum insulasi kriostat". Namun, ini adalah kasus yang luar biasa, dan pump-down yang memakan waktu berhari-hari daripada berminggu-minggu dianggap lebih dapat diterima dalam sebagian besar aplikasi.
