Prinsip kerja pompa vakum Tinggi dan Ultra-Tinggi 15 Januari 2021
Tingkat High Vacuum (HV) dan Ultra-High Vacuum (UHV) hanya dapat diperoleh secara efektif dan efisien dengan menggunakan pompa utama yang memiliki kemampuan fungsional. Memilih pompa mana yang akan digunakan bergantung pada sejumlah faktor, seperti kebisingan/getaran, biaya (awal dan berkelanjutan), toleransi terhadap kontaminasi, dimensi, jadwal pemeliharaan, dan ketahanan terhadap guncangan.
Dalam postingan blog ini, kami akan memeriksa prinsip kerja pompa HV dan UHV untuk membantu Anda membuat keputusan yang tepat.
Pompa turbomolekuler: prinsip kerja
Pompa turbomolekuler (TMP) adalah unit kinetik yang menggunakan rotor berputar berkecepatan tinggi (biasanya antara 24.000 dan 90.000 rpm). Bagian kerjanya mirip dengan turbin multi-blade, dengan pasangan tahap rotor/stator di sepanjang poros.
TMP mentransfer dampak kecepatan tinggi dari bilahnya secara langsung ke molekul gas, yang mengubah gerakan molekul-molekul ini dan "mendorong" mereka ke arah "keluar" pompa. Seperti namanya, TMP biasanya beroperasi dalam rentang aliran molekuler antara 10-3 dan 10-11 mbar. Saat dipasangkan dengan mekanisme pompa seret, kisaran ini dapat diperluas hingga 10-2 mbar. Karena tidak dapat dikompresi terhadap tekanan atmosfer, semua TMP memerlukan pompa cadangan yang sesuai. Pompa cadangan umum adalah pompa rotary vane atau pompa kering seperti scroll atau roots multi-tahap.
Ada beberapa konsep bantalan untuk TMP, yang paling umum adalah:
- Desain bantalan terangkat magnetik aktif sepenuhnya (5 sumbu)
- Semua desain bantalan mekanis
- Kombinasi desain bantalan magnetik dan mekanis pasif
Pompa getter ion: prinsip kerja
Pompa getter ion (juga dikenal sebagai pompa ion sputter atau pompa ion) menghasilkan UHV tanpa bantuan komponen atau katup yang bergerak. Pompa awal - biasanya dikelola oleh kombinasi pompa turbomolekuler - digunakan untuk menghilangkan gas massal hingga vakum turun menjadi sekitar 10-4 mbar atau lebih rendah.
Setelah menghilangkan gas massal, tegangan tinggi (antara 4.000 dan 7.000 volt) diterapkan melalui rakitan elemen. Hal ini "menarik" elektron ke dalam rakitan tabung anoda silinder. Elektron diikat ke dalam jalur spiral yang ketat oleh magnet permanen (kekuatan medan 0,12 Tesla) yang terletak di luar ruang vakum, sehingga membentuk pelepasan plasma.
Ion yang dihasilkan kemudian membombardir pelat katoda titanium, dan pemompaan ion molekuler/gas dapat terjadi melalui implantasi (fisisorpsi). Pemboman menyebabkan serpihan atom Titanium dari kisi-kisi katoda, yang mengakibatkan endapan pada permukaan sekitar film sperter. Film ini menghasilkan pemompaan melalui gettering (yaitu kemisorpsi molekul gas).
Pompa kriogenik: prinsip kerja
Pompa kriogenik bekerja dengan mengondensasikan atau menyerap gas pada permukaan dingin. Suhu rendah yang diperlukan biasanya disediakan oleh head dingin dua tahap, di mana tahap pertama biasanya mencapai suhu antara 50 dan 80K pada cryopanel, dan sekitar 10K pada tahap kedua.
Pelindung radiasi termal dengan baffle terkait erat dengan tahap pertama kepala dingin, di mana sebagian besar H20 dan CO2 terkondensasi. Gas yang tersisa menembus baffle, di mana gas seperti N2, O2 atau Ar akan mengembun pada tahap kedua. H2, He dan Ne tidak dapat dipompa oleh cryopanel tetapi akan diserap oleh arang aktif yang dilapisi di bagian dalam cryopanel yang terpasang pada tahap kedua. Keunggulan utama pompa kriogenik adalah efisiensi pemompaannya yang tinggi, yang mempercepat kecepatan pemompaan uap air.
Pompa difusi: prinsip kerja
Pompa difusi menggunakan jet uap berkecepatan tinggi untuk mengarahkan molekul gas dari throat pompa ke arah bagian bawah pompa dan keluar dari pembuangan. Pompa difusi menghasilkan tekanan < 10-7 mbar, sehingga ideal untuk penggunaan industri dan penelitian.
Pompa difusi beroperasi dengan oli dengan tekanan uap rendah, biasanya oli silikon atau polifenil eter. Jet berkecepatan tinggi dihasilkan dengan mendidihkan minyak ini dan mengarahkan uap melalui nozel jet, di mana aliran gas berubah dari laminar ke supersonik dan molekuler, dengan beberapa jet sering digunakan secara berurutan. Bagian luar pompa difusi didinginkan menggunakan aliran udara atau jaket air. Saat jet uap membentur ruang pompa luar yang didinginkan, uap mengembun dan dipulihkan sebelum diarahkan kembali ke boiler.
Pompa difusi tidak memiliki komponen bergerak dan tahan lama serta andal. Namun, kelemahan utama pompa difusi adalah kecenderungan oli mengalir balik ke dalam ruang vakum. Hal ini dapat mengakibatkan endapan karbonat atau silika. Karena aliran balik ini, pompa difusi oli tidak cocok untuk peralatan analitik yang sangat sensitif atau aplikasi lain yang memerlukan lingkungan vakum yang sangat bersih (meskipun baffle dapat digunakan untuk mengurangi efek ini).
Memilih pompa HV atau UHV yang tepat untuk aplikasi Anda
High, Ultra-high & Extreme High Vacuum: dasar-dasarnya
Unduh eBook kami untuk memahami tantangan yang terkait dengan pencapaian dan bekerja dengan vakum tinggi, ultra-tinggi, atau ekstrem tinggi, serta apa yang perlu dipertimbangkan.
