Pengeringan vakum: kepentingan dan pelaksanaannya 3 Oktober 2019

Kehadiran molekul gas, sama ada bergerak perlahan atau cepat, adalah apa yang menyebabkan tekanan. Vakuum dicipta dengan mengurangkan bilangan molekul yang wujud di dalam, contohnya, sebuah ruang atau balang. Namun, dengan mengurangkan bilangan molekul yang memberikan tekanan pada permukaan dalaman ruang tersebut, tekanan dapat dikurangkan. Malangnya, ini menyebabkan molekul "tambahan" terlibat.

Molekul tambahan ini mempunyai dua sumber utama: molekul dekat permukaan yang sebaliknya akan terperangkap atau terjerat dalam kekasaran mikroskopik permukaan; dan, molekul yang terbenam dalam permukaan dalaman ruang itu sendiri dan yang "menembusi" keluar dari jisim ke permukaan apabila vakum meningkat dan tekanan yang menghalang dihapuskan.

Seolah-olah ini tidak cukup rumit bagi jurutera vakum untuk ditangani, terdapat sumber lain pencemar gas yang perlu dipertimbangkan. Ini termasuk pencemar luar seperti cap jari dan minyak manusia yang terkandung di dalamnya; produk reaksi; aliran balik minyak dari pam yang berada dalam suasana vakum; dan tekanan wap komponen vakum itu sendiri, contohnya penyegel.

Pelbagai sumber "tambahan" ini (dan gabungannya) menghalang pam vakum daripada dengan mudah memperoleh dan mengekalkan tahap vakum yang mereka boleh—dan sepatutnya—dapat capai dalam cara yang tepat pada masanya dan boleh diramalkan. Penyelesaian adalah banyak: memastikan bahawa bahan dari mana barang-barang ini dibuat adalah serendah mungkin dalam pencemaran; memastikan bahawa sarung tangan bebas habuk lateks digunakan semasa memasang komponen; bahawa sumber minyak diasingkan (sepenuhnya); bahawa di mana sahaja mungkin, getah dan plastik digantikan dengan bahan lain yang "tidak menghasilkan molekul"; dan akhirnya, bahawa komponen tersebut "dibakar". 

Panggang melibatkan pemanasan item (sebaiknya hingga 300 - 400 ͦ C, jika vakum ultra-tinggi (UHV) ingin dicapai).

Walau bagaimanapun, pengeluar pam biasanya menetapkan suhu maksimum untuk pemanasan dalam flang pam vakum tinggi kepada 120 ͦ C. Jika sumber haba (seperti pemanasan radiasi) digunakan dalam peralatan vakum, maka kuasa radiasi yang dibenarkan tidak boleh melebihi had yang ditetapkan.

Prosedur pembakaran untuk menangani molekul yang berasal dari permukaan dan sub-permukaan (contohnya, sebuah ruang) akan bergantung kepada tahap vakum yang diperlukan, kegunaan akhirnya dan sistem itu sendiri. Membakar keluar dari ruang untuk menguapkan air dan sisa hidrokarbon akan menjadi pengecualian yang jelas. Jika ruang tersebut adalah sistem UHV yang boleh dibakar dengan gasket logam, maka membakar sistem tersebut (terutamanya ke dalam pam yang lebih kasar) seharusnya menjadi amalan standard.

Cincin O menghadapi masalahnya yang tersendiri. Suhu pengeringan vakum dan keberkesanannya akan terhad oleh toleransi suhu bahan O-ring. Sebagai contoh, Viton tidak seharusnya dibakar melebihi 160 ͦ C kerana ia akan mula terurai secara perlahan. Lebih penting lagi, semua bahan yang boleh dibakar (di mana sahaja mereka berada dalam sistem) mesti cukup termal homogen, jika tidak, titik sejuk akan mengumpul pencemar yang perlu dibuang.

Menyiram ruang dengan gas panas, seperti nitrogen, boleh berkesan dalam menghapuskan pencemar permukaan. Jika nitrogen melalui pemanas gas yang bersih, dan dibenarkan mengalir perlahan melalui ruang selama sehingga 30 minit, pencemar akan terperangkap dalam aliran dan keluar melalui portal ekzos. Namun, masa dan suhu perlu ditentukan untuk setiap sistem. Walaupun agak mudah untuk dilaksanakan, kaedah pengosongan nitrogen ini hanyalah penyelesaian separa untuk sistem vakum tinggi. 

Akhirnya, dalam sebuah kertas kerja saintifik 1961 mengenai penaik menggunakan Pam Turbomolekul (TMP) untuk projek CERN, dinyatakan bahawa "penurunan pam menggunakan TMP mengambil masa antara dua hingga tiga minggu, yang terutamanya dipacu oleh pengeluaran gas dari banyak lapisan super-isolasi yang terdapat dalam vakum penebat kriostat." Walau bagaimanapun, ini adalah kes yang luar biasa, dan pengurangan pam yang mengambil masa beberapa hari berbanding minggu dianggap lebih boleh diterima dalam kebanyakan aplikasi.