Yüksek ve Ultra Yüksek vakum pompalarının çalışma prensipleri 15 Ocak 2021
Yüksek Vakum (HV) ve Ultra Yüksek Vakum (UHV) seviyeleri yalnızca işlevsel yeteneklere sahip bir ana pompa kullanılarak etkili ve verimli bir şekilde elde edilebilir. Hangi pompanın kullanılacağı gürültü/titreşim, maliyet (ilk ve devam eden), kontaminasyona tolerans, ayak izi, bakım programları ve şoka dayanıklılık gibi bir dizi faktöre bağlıdır.
Bu blog gönderisinde, bilinçli bir karar vermenize yardımcı olmak için HV ve UHV pompalarının çalışma ilkelerini inceleyeceğiz.
Turbomoleküler pompalar: çalışma ilkeleri
Turbomoleküler pompalar (TMP'ler), yüksek hızlı dönen bir rotor (genellikle 24.000 ile 90.000 rpm arasında) kullanan kinetik ünitelerdir. Çalışma parçaları, mil boyunca rotor/statör kademeleri çiftleri bulunan çok kanatlı bir türbine benzerdir.
TMP'ler, kanatlarının yüksek hızlı darbesini doğrudan gaz moleküllerine aktarır, bu da bu moleküllerin hareketini değiştirir ve onları pompanın "çıkışına" doğru "iter". Adından da anlaşılacağı gibi, TMP'ler genellikle 10-3 ile 10-11 mbar arasındaki moleküler akış aralığında çalışır. Sürükleme pompalama mekanizmasıyla birlikte kullanıldığında bu aralık 10-2 mbar'a kadar uzatılabilir. Atmosferik basınca karşı sıkıştırılamadığından, tüm TMP'ler uygun destek pompaları gerektirir. Yaygın destek pompaları döner paletli pompalar veya scroll ya da çok kademeli Roots gibi kuru pompalardır.
TMP'ler için çeşitli rulman konseptleri vardır, en yaygın olanları şunlardır:
- Tam (5 eksenli) aktif manyetik yüzer yatak tasarımı
- Tüm mekanik yatak tasarımları
- Pasif manyetik ve mekanik rulman tasarımının kombinasyonu
İyon alıcı pompalar: çalışma ilkeleri
İyon alma pompaları (sperter iyon pompaları veya iyon pompaları olarak da bilinir), hareketli parçalar veya valfler olmadan UHV üretir. Genellikle turbomoleküler pompa kombinasyonuyla yönetilen ilk pompalama, vakum yaklaşık 10-4 mbar veya altına düşene kadar dökme gazı çıkarmak için kullanılır.
Dökme gazın giderilmesinden sonra, eleman grubu boyunca yüksek voltaj (4.000 ila 7.000 volt arasında) uygulanır. Bu, elektronları silindirik anot-tüp düzeneğine "çeker". Elektronlar, vakum haznesinin dışında bulunan kalıcı bir mıknatıs (0,12 Tesla alan kuvveti) tarafından sıkı spiral yollara bağlanır ve böylece plazma deşarjı oluşur.
Oluşturulan iyonlar daha sonra titanyum katot plakasını bombardıman eder ve moleküler/gaz iyonlarının pompalanması implantasyon (fizyosorpsiyon) yoluyla gerçekleşebilir. Bombalama, katot ızgarasından titanyum atomlarının püskürtülmesine neden olarak püskürtülmüş filmin çevresindeki yüzeylerde tortulara yol açar. Bu film, gettering (yani gaz moleküllerinin kimyasal emilimi) yoluyla pompalamayı sağlar.
Kriyo pompalar: çalışma prensipleri
Kriyo pompalar, soğuk yüzeylerde gazları yoğuşturarak veya emerek çalışır. Gerekli düşük sıcaklıklar tipik olarak, birinci aşamanın genellikle kriyopanellerde 50 ila 80K ve ikinci aşamada yaklaşık 10K arasındaki sıcaklıklara ulaştığı iki aşamalı bir soğuk kafa ile sağlanır.
Saptırıcılı bir termal radyasyon kalkanı, çoğunlukla H20 ve CO2'nin yoğuştuğu soğuk kafanın ilk kademesine yakından bağlıdır. Kalan gazlar N2, O2 veya Ar gibi gazların ikinci kademede yoğunlaşacağı bölmeye girer. H2, He ve Ne kriyopaneller tarafından pompalanamaz, ancak ikinci kademeye takılı kriyopanellerin iç kısmında kaplanmış aktif karbon tarafından adsorbe edilir. Bir kriyo pompanın ana avantajı, su buharı için pompalama hızını artıran yüksek pompalama verimliliğidir.
Difüzyon pompaları: çalışma prensipleri
Difüzyon pompaları, gaz moleküllerini pompa boğazından pompanın altına ve egzozdan dışarı yönlendirmek için yüksek hızlı bir buhar jeti kullanır. Difüzyon pompaları < 10-7 mbar basınç üretir, bu da onları hem endüstriyel hem de araştırma amaçlı kullanım için ideal hale getirir.
Difüzyon pompaları, genellikle silikon yağı veya polifenil eterler gibi düşük buhar basıncına sahip bir yağla çalışır. Bu yağın kaynatılması ve gaz akışının laminerden süpersonik ve moleküler akışa geçtiği bir jet nozulundan buharın yönlendirilmesiyle yüksek hızlı bir jet üretilir. Sıklıkla birden fazla jet seri halinde kullanılır. Difüzyon pompasının dış kısmı hava akışı veya su gömleği kullanılarak soğutulur. Buhar jeti pompanın soğutulmuş dış haznesine çarptığında, buhar yoğuşur ve kazana geri yönlendirilmeden önce geri kazanılır.
Difüzyon pompaları hareketli parça içermez ve dayanıklı ve güvenilirdir. Ancak difüzyon pompalarının en büyük dezavantajı, yağın vakum odasına geri akma eğilimidir. Bunun sonucunda karbonlu veya silisli kalıntılar oluşabilir. Bu geri akış nedeniyle, yağ difüzyon pompaları son derece hassas analitik ekipmanlar veya son derece temiz bir vakum ortamı gerektiren diğer uygulamalar için uygun değildir (ancak bu etkiyi azaltmak için bölmeler kullanılabilir).
Uygulamanız için doğru HV veya UHV pompasını seçme
Yüksek, Ultra Yüksek ve Aşırı Yüksek Vakum: Temel bilgiler
Yüksek, ultra yüksek veya aşırı yüksek vakumla çalışma ve nelerin dikkate alınması gerektiğini anlamak için e-Kitabımızı indirin.
