การอบด้วยสุญญากาศ: ความสําคัญและการนําไปใช้ 3 ตุลาคม 2019
การมีอยู่ของโมเลกุลก๊าซ ไม่ว่าจะเคลื่อนที่ช้าหรือรวดเร็ว คือสิ่งที่ทําให้เกิดแรงดัน สุญญากาศเกิดขึ้นโดยการลดจํานวนโมเลกุลที่มีอยู่ภายใน เช่น ห้องหรือขวดแก้ว อย่างไรก็ตาม โดยการลดจํานวนโมเลกุลที่ออกแรงกดบนพื้นผิวภายในของห้องดังกล่าว จะลดแรงกดลง น่าเสียดายที่สิ่งนี้ทําให้โมเลกุล "เพิ่มเติม" เข้ามาเกี่ยวข้อง
โมเลกุลเพิ่มเติมเหล่านี้มีสองแหล่งหลัก: โมเลกุลที่อยู่ใกล้กับพื้นผิวซึ่งจะติดหรือเกี่ยวติดกับความขรุขระของพื้นผิวที่มองเห็นได้ชัดเจน และโมเลกุลที่ฝังตัวอยู่ภายในพื้นผิวภายในของตัวห้องและ "ซึมผ่าน" ออกมาจากส่วนใหญ่ไปยังพื้นผิวเมื่อสุญญากาศเพิ่มขึ้นและแรงดันที่กักเก็บออกไป
ราวกับว่าสิ่งนี้ไม่ซับซ้อนพอที่วิศวกรสุญญากาศจะต้องจัดการ แต่ก็มีแหล่งอื่นๆ ของสารปนเปื้อนก๊าซที่ต้องพิจารณา ซึ่งรวมถึงสิ่งปนเปื้อนภายนอก เช่น ลายนิ้วมือและจาระบีของมนุษย์ที่มีอยู่ในนั้น ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา การไหลย้อนกลับของน้ํามันจากปั๊มที่อยู่ในบรรยากาศสุญญากาศ และแรงดันไอของส่วนประกอบสุญญากาศเอง เช่น ซีล
แหล่งที่มาของโมเลกุล "เพิ่มเติม" ที่หลากหลาย (และรวมกัน) เหล่านี้ป้องกันไม่ให้ปั๊มสุญญากาศได้รับและรักษาระดับสุญญากาศที่สามารถและควรจะได้รับได้อย่างทันท่วงทีและคาดการณ์ได้ โซลูชันมีมากมาย: เพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุที่ทําจากผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีสิ่งปลอมปนต่ําที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าใช้ถุงมือที่ปราศจากฝุ่นละอองยางเมื่อประกอบส่วนประกอบ แหล่งน้ํามันถูกแยกออกจากกัน (อย่างแน่นอน) ยางและพลาสติกถูกแทนที่ด้วยวัสดุ "ที่ไม่ใช่โมเลกุล" อื่น ๆ เมื่อเป็นไปได้ และสุดท้ายว่าส่วนประกอบถูก "อบ"
การอบระบบสุญญากาศคืออะไร
การอบเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่วัตถุต่างๆ (ในอุดมคติคืออุณหภูมิสูงสุด 300 - 400 ͦ C หากต้องการใช้สุญญากาศระดับสูงพิเศษ (UHV))
อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตปั๊มมักระบุอุณหภูมิการอบแห้งสูงสุดในหน้าแปลนปั๊มสุญญากาศสูงไว้ที่ 120 ͦ C หากมีการใช้แหล่งความร้อน (เช่น การให้ความร้อนด้วยรังสี) ในอุปกรณ์สุญญากาศ จะต้องไม่เกินกําลังแผ่รังสีที่ยอมรับได้
ข้อจํากัดของการอบด้วยสุญญากาศ
ขั้นตอนการอบเพื่อจัดการกับโมเลกุลที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวและพื้นผิวย่อย (เช่น ห้องอบ) จะขึ้นอยู่กับระดับสุญญากาศที่ต้องการ การใช้งานขั้นสุดท้าย และตัวระบบเอง การอบออกจากห้องอบเพื่อทําให้น้ําและไฮโดรคาร์บอนตกค้างระเหยจะเป็นข้อยกเว้นที่เห็นได้ชัด หากห้องอบเป็นระบบ UHV ที่สามารถอบได้และมีปะเก็นโลหะ การอบระบบ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปั๊มแบบหยาบ) ควรเป็นแนวทางปฏิบัติมาตรฐาน
ซีลโอริงมีปัญหาที่แตกต่างกันไป อุณหภูมิการอบสุญญากาศและประสิทธิภาพจะจํากัดโดยความทนทานต่ออุณหภูมิของวัสดุโอริง ตัวอย่างเช่น Viton ไม่ควรอบที่อุณหภูมิสูงกว่า 160 ͦ C เนื่องจากจะเริ่มสลายตัวช้าๆ ที่สําคัญกว่านั้น วัสดุที่อบได้ทั้งหมด (ไม่ว่าจะอยู่ที่ใดในระบบ) ต้องมีความร้อนค่อนข้างเป็นเนื้อเดียวกัน มิฉะนั้นจุดเย็นจะสะสมสิ่งปลอมปนที่จําเป็นต้องกําจัดออก
การล้างห้องอบด้วยก๊าซร้อน เช่น ก๊าซไนโตรเจน สามารถกําจัดสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากไนโตรเจนไหลผ่านเครื่องทําความร้อนก๊าซสะอาดและปล่อยให้ไหลผ่านห้องอย่างช้าๆ เป็นเวลาสูงสุด 30 นาที สิ่งปนเปื้อนจะถูกจับในกระแสและออกมาผ่านช่องระบายไอเสีย อย่างไรก็ตาม จําเป็นต้องคํานวณเวลาและอุณหภูมิสําหรับแต่ละระบบ แม้ว่าวิธีการฉีดพ่นด้วยก๊าซไนโตรเจนนี้จะดําเนินการได้ง่าย แต่ก็เป็นเพียงโซลูชันบางส่วนสําหรับระบบสุญญากาศสูงเท่านั้น
ทําไมการกําหนดเวลาจึงเป็นสิ่งสําคัญในกระบวนการอบด้วยสุญญากาศ
สุดท้าย เอกสารทางวิทยาศาสตร์ในปี 1961 เกี่ยวกับการอบโดยใช้ปั๊มเทอร์โบโมเลกุล (TMP) สําหรับโครงการ CERN ระบุว่า "การปั๊มลงโดยใช้ TMP ใช้เวลาระหว่างสองถึงสามสัปดาห์ ซึ่งส่วนใหญ่ขับเคลื่อนโดยการระบายก๊าซออกจากชั้นฉนวนกันความร้อนซุปเปอร์หลายชั้นที่มีอยู่ในสุญญากาศฉนวนครีโอสตัท อย่างไรก็ตาม นี่เป็นกรณีพิเศษ และการปั๊มลมที่ใช้เวลาหลายวันแทนที่จะใช้เวลาหลายสัปดาห์ถือว่าเป็นสิ่งที่ยอมรับได้มากกว่าในการใช้งานส่วนใหญ่
