Vakum tinggi, ultra tinggi, dan ekstrem tinggi: dasar-dasarnya
Hanya dengan memeriksa perbedaan (pada tingkat molekuler) antara berbagai tingkat vakum yang dapat dimulai untuk menghargai tantangan yang terkait dengan pencapaian dan bekerja dengan vakum tinggi (HV), vakum ultra tinggi (UHV), dan vakum ekstrem tinggi (XHV).
Pada kondisi kasar dan sedang, sumber utama gas berasal dari gas "massal" atau asli, sedangkan pada kondisi HV dan UHV, beban gas didominasi oleh outgassing dari desorpsi gas permukaan; pada kondisi XHV, beban utama berasal dari permeasi gas dari dinding ruang dan bahan lainnya.
Apa definisi vakum tinggi, ultra, dan ekstrem tinggi?
Kisaran tekanan XHV biasanya ditentukan sebagai 10 -12 mbar dan lebih rendah, sedangkan UHV adalah antara 10 -7 dan 10 -12 mbar, dan HV antara 10 -7 dan 10 -3 mbar. XHV dikaitkan dengan tingkat yang ditemukan di luar ruang dalam bentuk satelit orbit geostasioner, UHV dengan fisika energi tinggi dan penelitian nuklir dan HV untuk aplikasi industri dan penelitian.
Seperti yang diharapkan, norma, aturan, dan protokol yang ditetapkan yang menentukan dan mengatur faktor dan masalah vakum, dari cara memperoleh tingkat vakum tersebut, pengaturan pompa, perlindungan, metode pengukuran, serta deteksi kebocoran, semuanya harus diperiksa ulang secara menyeluruh dan sering direkayasa ulang.
Pertimbangan Utama untuk Bekerja dalam Kondisi HV, UHV, dan XHV
Beberapa pertimbangan utama untuk bekerja dalam kondisi HV, UHV, dan XHV terkait dengan desain sistem, termasuk bahan yang digunakan.
Selain itu, kondisi permukaan sistem/ruang juga penting dan dapat dioptimalkan dengan:
- meminimalkan area permukaan internal ruang
- hanya pengelasan dari dalam
- menggunakan bahan dengan laju desorpsi/outgassing rendah
- pretreatment material yang sesuai (misalnya elektropolesan)
- memastikan tidak ada celah internal atau volume yang tersangkut (misalnya lubang buta yang diusap)
- mengurangi jumlah segel, feed-through, dll.
- dan menggunakan segel logam
Pra-perawatan sistem penting dan mencakup pemanasan pada suhu tinggi (disebut "baking"), penanganan yang hati-hati menggunakan sarung tangan lateks bebas bubuk untuk mencegah pemberian gemuk sidik jari, dan pembersihan menyeluruh untuk menghilangkan hidrokarbon, pengisian, dan kontaminan lainnya (kimia dan fisik).
Jenis pompa apa yang dapat Anda gunakan untuk menghasilkan HV, UHV, dan XHV?
Tingkat HV, UHV, dan XHV hanya dapat diperoleh secara efektif dan efisien dengan menggunakan pompa lanjutan yang mengisi pompa utama. Pompa depan, (terkadang disebut "pompa cadangan") mengurangi tekanan ke tingkat di mana pompa HV, UHV, dan XHV dapat mengambil alih untuk beroperasi dengan cara yang aman, efisien, dan efektif. Namun, memasangkan berbagai jenis pompa vakum untuk kinerja optimal tidaklah mudah. Tidak ada sistem pemompaan standar yang mencakup semua aplikasi, kemungkinan, dan persyaratan secara bersamaan, karena ada banyak faktor dan dampak kritis yang harus dipertimbangkan.
Pemilihan pompa mana (baik utama maupun depan) bergantung pada sejumlah faktor termasuk kebisingan/getaran, biaya (inisial dan berkelanjutan), toleransi terhadap kontaminasi, dimensi, jadwal pemeliharaan, ketahanan terhadap guncangan, dll. Namun, tidak ada satu pompa HV, UHV, atau XHV yang ideal: setiap jenis memiliki kelebihan dan kekurangan tersendiri.
Bagaimana cara mengukur High, Ultra & Extreme High Vacuum?
Dalam hal pengukuran tekanan dalam HV, UHV, dan XHV, pengukur tekanan/vakum tradisional tidak cocok karena efek outgassing yang telah dibahas sebelumnya. Sebagai hasilnya, pengukur ionisasi digunakan sebagai gantinya: pengukur ini menggunakan probabilitas ionisasi gas untuk menentukan massa jenis nomor partikel. Ada dua jenis: pengukur ionisasi katoda dingin dan panas.
Deteksi Kebocoran dalam Vakum Tinggi, Ultra, & Ekstrem Tinggi
Tidak ada perangkat atau sistem vakum yang benar-benar kedap vakum dan sebenarnya tidak perlu. Fakta sederhananya adalah bahwa laju kebocoran harus cukup rendah sehingga tekanan pengoperasian, keseimbangan gas, dan tekanan akhir yang diperlukan dalam wadah vakum tidak terpengaruh secara tidak semestinya. Dalam hal HV, XHV, dan UHV, kebocoran kecil adalah penyebab utama kekhawatiran, dan satu-satunya metode yang kredibel untuk mendeteksi kebocoran yang lebih kecil dari 10-7 mbar.l/s adalah dengan detektor kebocoran helium (HLD).
Diameter kebocoran setara 10 -12 mbar.l/s (yang sama dengan 1Å) juga merupakan diameter molekul helium, dan merupakan laju kebocoran terkecil yang dapat terdeteksi. Hubungan ini dengan helium adalah salah satu alasan mengapa salah satu metode deteksi kebocoran yang paling akurat dan cepat menggunakan helium sebagai gas pelacak, dan spektrometer massa untuk analisis/pengukuran.
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.
