I. Mekaniske pumper
Hovedfunksjonen til den mekaniske pumpen er å gi nødvendig fortrinnsvakuum for oppstart av turbomolekylærpumpen.Vanlige mekaniske pumper inkluderer hovedsakelig vortex-tørrpumper, membranpumper og oljetette mekaniske pumper.
Membranpumper har lav pumpehastighet og brukes vanligvis til små molekylære pumpesett på grunn av den lille størrelsen.
Den oljeforseglede mekaniske pumpen er den mest brukte mekaniske pumpen i fortiden, preget av stor pumpehastighet og godt sluttvakuum, ulempen er den generelle eksistensen av oljeretur, i ultrahøyvakuumsystemer må generelt utstyres med magnetventil (for å forhindre utilsiktet strømbrudd forårsaket av oljeretur) og molekylsikt (adsorpsjonseffekt).
I de senere årene har rulletørrpumpen vært mest brukt. Fordelen er enkel å bruke og går ikke tilbake til olje, bare pumpehastigheten og det endelige vakuumet er litt dårligere enn for oljetette mekaniske pumper.
Mekaniske pumper er en hovedkilde til støy og vibrasjoner i laboratoriet, og det er bedre å velge en støysvak pumpe og plassere den mellom utstyr der det er mulig, men sistnevnte er ofte ikke lett å oppnå på grunn av arbeidsavstandsbegrensninger.
II.Turbomolekylære pumper
Turbo molekylære pumper er avhengige av høyhastighets roterende skovler (vanligvis rundt 1000 omdreininger per minutt) for å oppnå en retningsbestemt gassstrøm.Forholdet mellom pumpens eksostrykk og innløpstrykket kalles kompresjonsforholdet.Kompresjonsforholdet er relatert til antall trinn i pumpen, hastigheten og typen gass, den generelle molekylvekten til gasskompresjonen er relativt høy.Det ultimate vakuumet til en turbomolekylær pumpe anses generelt å være 10-9-10-10 mbar, og de siste årene, med den kontinuerlige utviklingen av molekylær pumpeteknologi, har det ultimate vakuumet blitt ytterligere forbedret.
Siden fordelene med en turbomolekylær pumpe bare realiseres i en molekylær strømningstilstand (en strømningstilstand der det gjennomsnittlige frie området for gassmolekylene er mye større enn den maksimale størrelsen på kanaltverrsnittet), er en fortrinnsvakuumpumpe med et driftstrykk på 1 til 10-2 Pa kreves.På grunn av den høye rotasjonshastigheten til skovlene kan molekylpumpen bli skadet eller ødelagt av fremmedlegemer, jitter, slag, resonans eller gassjokk.For nybegynnere er den vanligste årsaken til skade gassjokk forårsaket av driftsfeil.Skader på en molekylær pumpe kan også være forårsaket av resonans utløst av en mekanisk pumpe.Denne tilstanden er relativt sjelden, men krever spesiell oppmerksomhet fordi den er mer lumsk og ikke lett å oppdage.
III.Sputtering ion pumpe
Arbeidsprinsippet til sputterionpumpen er å bruke ionene som genereres av Penning-utladningen til å bombardere katodens titanplate for å danne en frisk titanfilm, og dermed adsorbere de aktive gassene og ha en viss begravelseseffekt også på de inerte gassene .Fordelene med sputtering-ionepumper er godt endelig vakuum, ingen vibrasjoner, ingen støy, ingen forurensning, en moden og stabil prosess, ingen vedlikehold og med samme pumpehastighet (bortsett fra inerte gasser), kostnadene deres er mye lavere enn molekylære pumper, som gjør dem ekstremt mye brukt i ultrahøyvakuumsystemer.Vanligvis er den normale driftssyklusen for sputtering-ionpumper mer enn 10 år.
Ionpumper må generelt være over 10-7 mbar for å fungere ordentlig (å jobbe ved dårligere vakuum reduserer levetiden deres betydelig) og krever derfor et molekylært pumpesett for å gi et godt forstadievakuum.Det er vanlig praksis å bruke en ionepumpe + TSP i hovedkammeret og et lite molekylært pumpesett i innløpskammeret.Når du baker, åpner du den tilkoblede innsatsventilen og lar det lille molekylære pumpesettet gi frontvakuumet.
Det skal bemerkes at ionepumper er mindre i stand til å adsorbere inerte gasser og deres maksimale pumpehastighet avviker noe fra molekylpumper, slik at for store utgassingsvolumer eller store mengder inerte gasser kreves et molekylært pumpesett.I tillegg genererer ionepumpen et elektromagnetisk felt under drift, som kan forstyrre spesielt følsomme systemer.
IV.Titan sublimasjonspumper
Titansublimeringspumper fungerer ved å stole på fordampning av metallisk titan for å danne en titanfilm på kammerveggene for kjemisorpsjon.Fordelene med titan sublimasjonspumper er enkel konstruksjon, lav pris, enkelt vedlikehold, ingen stråling og ingen vibrasjonsstøy.
Titansublimeringspumper består vanligvis av 3 titanfilamenter (for å hindre avbrenning) og brukes i kombinasjon med molekyl- eller ionepumper for å gi utmerket hydrogenfjerning.De er de viktigste vakuumpumpene i området 10-9-10-11 mbar og er montert i de fleste ultrahøyvakuumkamre der det kreves høye vakuumnivåer.
Ulempen med titansublimasjonspumper er behovet for regelmessig sputtering av titan, vakuumet forringes med ca. 1-2 størrelsesordener under sputtering (innen noen få minutter), derfor krever visse kamre med spesifikke behov bruk av NEG.også, for titansensitive prøver/enheter, bør man passe på å unngå plasseringen av titansublimasjonspumpen.
V. Kryogene pumper
Kryogene pumper er hovedsakelig avhengige av lavtemperatur fysisk adsorpsjon for å oppnå vakuum, med fordelene med høy pumpehastighet, ingen forurensning og høyt sluttvakuum.Hovedfaktorene som påvirker pumpehastigheten til kryogene pumper er temperatur og pumpens overflateareal.I epitaksysystemer med stor molekylær stråle er kryogene pumper mye brukt på grunn av de høye endelige vakuumkravene.
Ulempene med kryogene pumper er det høye forbruket av flytende nitrogen og høye driftskostnader.Systemer med resirkulerende kjølere kan brukes uten å forbruke flytende nitrogen, men dette fører med seg tilsvarende problemer med energiforbruk, vibrasjoner og støy.Av denne grunn er kryogene pumper sjeldnere brukt i konvensjonelt laboratorieutstyr.
VI.Aspiratorpumper (NEG)
Sugemiddelpumpe er en av de mer brukte vakuumpumpene de siste årene, dens fordel er fullstendig bruk av kjemisk adsorpsjon, ingen dampplettering og elektromagnetisk forurensning, ofte brukt i forbindelse med molekylære pumper for å erstatte titansublimasjonspumper og sputterion. pumper, er ulempen høye kostnader og begrenset antall regenereringer, vanligvis brukt i systemer med høye krav til vakuumstabilitet eller svært følsomme for elektromagnetiske felt.
I tillegg, siden aspiratorpumpen ikke krever noen ekstra strømforsyningstilkobling utover den første aktiveringen, brukes den også ofte i store systemer som en hjelpepumpe for å øke pumpehastigheten og forbedre vakuumnivået, noe som effektivt kan forenkle systemet.
Figur: Arbeidstrykk for forskjellige typer pumper.De brune pilene viser maksimalt tillatt driftstrykkområde og de uthevede grønne delene viser det vanlige arbeidstrykkområdet.
Innleggstid: 18. november 2022