Pompe utilizate în mod obișnuit în sistemele de vid ultra-înalt

I. Pompe mecanice
Funcția principală a pompei mecanice este de a asigura vidul pre-etapă necesar pentru pornirea pompei turbomoleculare.Pompele mecanice utilizate în mod obișnuit includ în principal pompe uscate vortex, pompe cu diafragmă și pompe mecanice etanșate cu ulei.
Pompele cu diafragmă au viteză mică de pompare și sunt în general utilizate pentru seturi de pompe moleculare mici datorită dimensiunilor mici.
Pompa mecanică etanșată cu ulei este cea mai folosită pompă mecanică în trecut, caracterizată prin viteză mare de pompare și vid final bun, dezavantajul este existența generală a returului uleiului, în sistemele de vid ultra-înalt trebuie în general echipate cu electrovalvă (pentru prevenirea întreruperilor accidentale de curent cauzate de returul uleiului) și sită moleculară (efect de adsorbție).
În ultimii ani, cu atât mai folosită este pompa cu scroll uscat. Avantajul este simplu de utilizat și nu revine la ulei, doar viteza de pompare și vidul final sunt puțin mai slabe decât cele ale pompelor mecanice etanșate cu ulei.
Pompele mecanice sunt o sursă principală de zgomot și vibrații în laborator și este mai bine să alegeți o pompă cu zgomot redus și să o plasați între echipamente acolo unde este posibil, dar aceasta din urmă nu este adesea ușor de realizat din cauza restricțiilor de distanță de lucru.
II.Pompe turbomoleculare
Pompele turbomoleculare se bazează pe palete rotative de mare viteză (de obicei în jur de 1000 de rotații pe minut) pentru a obține un flux direcțional de gaz.Raportul dintre presiunea de evacuare a pompei și presiunea de admisie se numește raport de compresie.Raportul de compresie este legat de numărul de trepte ale pompei, viteza și tipul de gaz, greutatea moleculară generală a compresiei gazului este relativ mare.Vidul final al unei pompe turbomoleculare este, în general, considerat a fi de 10-9-10-10 mbar, iar în ultimii ani, odată cu progresul continuu al tehnologiei pompelor moleculare, vidul final a fost îmbunătățit în continuare.
Deoarece avantajele unei pompe turbomoleculare sunt realizate doar într-o stare de curgere moleculară (o stare de curgere în care intervalul liber mediu al moleculelor de gaz este mult mai mare decât dimensiunea maximă a secțiunii transversale a conductei), o pompă de vid pre-etapă cu o presiune de lucru de la 1 la 10-2 Pa este necesar.Datorită vitezei mari de rotație a paletelor, pompa moleculară poate fi deteriorată sau distrusă de obiecte străine, fluctuații, impact, rezonanță sau șoc cu gaz.Pentru începători, cea mai frecventă cauză de deteriorare este șocul de gaz cauzat de erori de funcționare.Deteriorarea unei pompe moleculare poate fi cauzată și de rezonanța declanșată de o pompă mecanică.Această afecțiune este relativ rară, dar necesită o atenție specială deoarece este mai insidioasă și nu este ușor de detectat.

III.Pompă de ioni de pulverizare
Principiul de funcționare al pompei de ioni de pulverizare este de a folosi ionii generați de descărcarea Penning pentru a bombarda placa de titan a catodului pentru a forma o peliculă proaspătă de titan, adsorbind astfel gazele active și având un anumit efect de îngropare și asupra gazelor inerte. .Avantajele pompelor cu ioni de pulverizare sunt vid final bun, fără vibrații, fără zgomot, fără poluare, un proces matur și stabil, fără întreținere și la aceeași viteză de pompare (cu excepția gazelor inerte), costul lor este mult mai mic decât pompele moleculare, ceea ce le face extrem de utilizate pe scară largă în sistemele de vid ultra-înalt.De obicei, ciclul normal de funcționare al pompelor cu ioni de pulverizare este mai mare de 10 ani.
Pompele cu ioni trebuie, în general, să fie peste 10-7 mbar pentru a funcționa corect (lucrarea la viduri mai proaste le reduce semnificativ durata de viață) și, prin urmare, necesită un set de pompe moleculare pentru a oferi un vid înainte de etapă bun.Este o practică obișnuită să folosiți o pompă de ioni + TSP în camera principală și o pompă moleculară mică în camera de admisie.Când coaceți, deschideți supapa de inserție conectată și lăsați setul mic de pompă moleculară să asigure vidul frontal.
Trebuie remarcat faptul că pompele cu ioni sunt mai puțin capabile de adsorbție de gaze inerte și viteza lor maximă de pompare diferă oarecum de cea a pompelor moleculare, astfel că pentru volume mari de degajare sau cantități mari de gaze inerte este necesar un set de pompe moleculare.În plus, pompa de ioni generează un câmp electromagnetic în timpul funcționării, care poate interfera cu sistemele deosebit de sensibile.
IV.Pompe de sublimare din titan
Pompele de sublimare cu titan funcționează bazându-se pe evaporarea titanului metalic pentru a forma o peliculă de titan pe pereții camerei pentru chimisorbție.Avantajele pompelor de sublimare cu titan sunt construcția simplă, costul scăzut, întreținerea ușoară, fără radiații și fără zgomot de vibrații.
Pompele de sublimare din titan constau de obicei din 3 filamente de titan (pentru a preveni arderea) și sunt utilizate în combinație cu pompe moleculare sau ionice pentru a asigura o îndepărtare excelentă a hidrogenului.Sunt cele mai importante pompe de vid din intervalul 10-9-10-11 mbar și sunt montate în majoritatea camerelor de vid ultra-înalt unde sunt necesare niveluri mari de vid.
Dezavantajul pompelor de sublimare cu titan este necesitatea pulverizării regulate a titanului, vidul se deteriorează cu aproximativ 1-2 ordine de mărime în timpul pulverizării (în câteva minute), prin urmare anumite camere cu nevoi specifice necesită utilizarea NEG.de asemenea, pentru mostrele/dispozitivele sensibile la titan, trebuie avută grijă pentru a evita amplasarea pompei de sublimare a titanului.
V. Pompe criogenice
Pompele criogenice se bazează în principal pe adsorbția fizică la temperaturi scăzute pentru a obține vid, cu avantajele unei viteze mari de pompare, fără poluare și vid final ridicat.Principalii factori care afectează viteza de pompare a pompelor criogenice sunt temperatura și suprafața pompei.În sistemele de epitaxie cu fascicule moleculare mari, pompele criogenice sunt utilizate pe scară largă datorită cerințelor ridicate de vid final.
Dezavantajele pompelor criogenice sunt consumul mare de azot lichid și costurile mari de exploatare.Sistemele cu răcitoare cu recirculare pot fi utilizate fără a consuma azot lichid, dar acest lucru aduce cu sine problemele corespunzătoare de consum de energie, vibrații și zgomot.Din acest motiv, pompele criogenice sunt utilizate mai rar în echipamentele convenționale de laborator.
VI.Pompe de aspirație (NEG)
Pompa de agent de aspirație este una dintre cele mai utilizate pompe de vid din ultimii ani, avantajul său este utilizarea completă a adsorbției chimice, fără placare cu vapori și poluare electromagnetică, adesea folosită împreună cu pompele moleculare pentru a înlocui pompele de sublimare cu titan și ionii de pulverizare. pompe, dezavantajul este costul ridicat și numărul limitat de regenerări, utilizate de obicei în sistemele cu cerințe mari de stabilitate la vid sau foarte sensibile la câmpurile electromagnetice.
În plus, deoarece pompa de aspirație nu necesită o conexiune suplimentară de alimentare dincolo de activarea inițială, este adesea folosită în sistemele mari ca pompă auxiliară pentru a crește viteza de pompare și a îmbunătăți nivelul de vid, ceea ce poate simplifica eficient sistemul.

Figura ：Presiunile de lucru pentru diferite tipuri de pompe.Săgețile maro arată intervalul maxim de presiune de lucru admisibil, iar părțile verzi cu caractere aldine indică domeniul comun de presiune de lucru.