Nướng chân không: tầm quan trọng và cách thực hiện Ngày 3 tháng 10 năm 2019

Sự hiện diện của các phân tử khí, dù di chuyển chậm hay nhanh, là điều tạo ra áp suất. Chân không được tạo ra bằng cách giảm số lượng phân tử tồn tại trong, ví dụ, buồng hoặc bình. Tuy nhiên, bằng cách giảm số lượng phân tử gây áp lực lên bề mặt bên trong của buồng như vậy, áp lực sẽ giảm. Thật không may, điều này khiến các phân tử "bổ sung" tham gia vào cuộc chơi.

Những phân tử bổ sung này có hai nguồn chính: các phân tử gần bề mặt mà nếu không sẽ bị mắc kẹt hoặc vướng vào độ nhám vi mô của bề mặt; và, các phân tử được nhúng bên trong bề mặt bên trong của chính buồng và "thấm" ra khỏi khối lượng lớn đến bề mặt khi chân không tăng lên và áp suất giữ lại được loại bỏ.

Giống như việc này không đủ phức tạp để kỹ sư chân không phải xử lý, có những nguồn gây ô nhiễm khí khác cần được xem xét. Chúng bao gồm các chất gây ô nhiễm bên ngoài như dấu vân tay và mỡ của con người có trong chúng; các sản phẩm phản ứng; dòng dầu chảy ngược từ máy bơm mà chúng đang ở trong môi trường chân không; và áp suất hơi của chính các bộ phận chân không, ví dụ như gioăng.

Những nguồn phân tử "bổ sung" khác nhau (và kết hợp) này ngăn bơm chân không dễ dàng đạt được và duy trì mức chân không mà chúng có thể - và nên - đạt được một cách kịp thời và có thể dự đoán được. Có rất nhiều giải pháp: để đảm bảo rằng vật liệu làm ra các sản phẩm này có chất gây ô nhiễm thấp nhất có thể; đảm bảo sử dụng găng tay không chứa bụi latex khi lắp ráp các bộ phận; các nguồn dầu được (hoàn toàn) cách ly; cao su và nhựa được thay thế bằng các vật liệu "không sản xuất phân tử" khác bất cứ khi nào có thể; và cuối cùng, các bộ phận được "lò nướng". 

Nướng bao gồm làm nóng các vật dụng (lý tưởng là lên đến 300 - 400 ͦ C, nếu cần đạt được chân không siêu cao (UHV)).

Tuy nhiên, các nhà sản xuất bơm thường quy định nhiệt độ nung tối đa trong mặt bích bơm chân không cao là 120 ͦ C. Nếu các nguồn nhiệt (như sưởi bức xạ) được sử dụng trong thiết bị chân không, thì không được vượt quá công suất bức xạ cho phép.

Quy trình nung để xử lý các phân tử phát ra từ bề mặt và dưới bề mặt (ví dụ: buồng) sẽ phụ thuộc vào mức chân không cần thiết, mục đích sử dụng cuối cùng và chính hệ thống. Việc nướng ra khỏi khoang để bay hơi nước và cặn hydrocacbon sẽ là một ngoại lệ rõ ràng. Nếu buồng là một hệ thống UHV có thể nung, có đệm kim loại, thì nung hệ thống (đặc biệt là vào bơm thô hơn) nên là thực hành tiêu chuẩn.

Vòng đệm chữ O có các loại vấn đề riêng. Nhiệt độ nung chân không và hiệu quả của nó sẽ bị giới hạn bởi dung sai nhiệt độ của vật liệu vòng chữ O. Ví dụ, Viton không nên nướng trên 160 ͦ C vì nó sẽ dần dần bắt đầu phân hủy. Quan trọng hơn, tất cả các vật liệu có thể nướng (bất kể chúng ở đâu trong hệ thống) phải khá đồng nhất về nhiệt, nếu không các điểm lạnh sẽ thu thập các tạp chất cần được loại bỏ.

Phun rửa khoang bằng khí nóng, chẳng hạn như nitơ, có thể có hiệu quả trong việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm trên bề mặt. Nếu nitơ đi qua bộ gia nhiệt khí sạch và được cho chảy chậm qua buồng trong tối đa 30 phút, các chất gây ô nhiễm sẽ bị kẹt trong dòng chảy và thoát ra qua cổng xả. Tuy nhiên, thời gian và nhiệt độ cần được xác định cho mỗi hệ thống. Mặc dù khá dễ thực hiện, phương pháp xả khí nitơ này chỉ là một giải pháp một phần cho các hệ thống chân không cao. 

Cuối cùng, trong một bài báo khoa học năm 1961 liên quan đến việc nướng bằng cách sử dụng Bơm Turbo phân tử (TMP) cho dự án CERN, có tuyên bố rằng "bơm xuống bằng cách sử dụng TMP mất từ hai đến ba tuần, chủ yếu được thúc đẩy bởi sự thoát khí của nhiều lớp siêu cách điện có trong chân không cách nhiệt". Tuy nhiên, đây là một trường hợp ngoại lệ, và việc bơm chân không mất nhiều ngày thay vì nhiều tuần được coi là chấp nhận được hơn trong hầu hết các ứng dụng.