כיצד פועלת קריו-משאבה?

Sep 25, 2022 השאר הודעה

משאבת ואקום המשתמשת במשטח בטמפרטורה נמוכה לעיבוי גז, המכונה גם משאבת עיבוי. הקריו-משאבה היא משאבת הוואקום עם הלחץ הסופי הנמוך ביותר וקצב השאיבה הגבוה ביותר להשגת ואקום נקי. הוא נמצא בשימוש נרחב במחקר וייצור של מוליכים למחצה ומעגלים משולבים, כמו גם מחקר קרן מולקולרית, ציוד ציפוי ואקום, מכשירי ניתוח משטח ואקום, משתלי יונים והדמיית חלל. מכשירים וכו'.

עקרון השאיבה המשאבה הקריו מצוידת בצלחת קרה מקוררת לטמפרטורה נמוכה מאוד על ידי הליום נוזלי או מקרר. זה מעבה את הגז ושומר על לחץ האדים של העיבוי מתחת ללחץ הסופי של המשאבה, כדי להשיג את אפקט השאיבה. הפונקציות העיקריות של שאיבה בטמפרטורה נמוכה הן עיבוי בטמפרטורה נמוכה, ספיחה בטמפרטורה נמוכה ולכידת טמפרטורה נמוכה. ① עיבוי בטמפרטורה נמוכה: מולקולות גז מתעבות על פני הצלחת הקרה או על שכבת הגז המעובה, ולחץ שיווי המשקל שווה בעצם ללחץ האדים של העיבוי. בעת שאיבת אוויר, הטמפרטורה של הצלחת הקרה חייבת להיות נמוכה מ-25K; בעת שאיבת מימן, הטמפרטורה של הצלחת הקרה נמוכה יותר. עובי שכבת העיבוי והמיצוי בטמפרטורה נמוכה יכול להגיע לכ-10 מ"מ. ②ספיחה בטמפרטורה נמוכה: מולקולות הגז נספגות על פני הסופח המצופה על הצלחת הקרה בעובי של חד-שכבה (10-8 ס"מ). לחץ שיווי המשקל לספיחה נמוך בהרבה מלחץ האדים באותה טמפרטורה. אם לחץ האדים של המימן שווה ללחץ האטמוספרי ב-20K, לחץ שיווי המשקל של הספיחה נמוך מ-10-8 Pa כאשר פחמן פעיל עם 20K סופג מימן. זה מאפשר לבצע שאיבה על ידי ספיחה קריוגנית בטמפרטורות גבוהות יותר. ③ לכידה קריוגנית: מולקולות גז שאינן ניתנות לעיבוי בטמפרטורת המיצוי קבורות ונספגות על ידי השכבה ההולכת וגדלה של גז ניתן לעיבוי.

באופן כללי, הלחץ הסופי של המשאבה הוא לחץ האדים של הגז המעובה בטמפרטורת הצלחת הקרה. כאשר הטמפרטורה היא 120K, לחץ האדים של המים כבר נמוך מ-10-8 Pa. כאשר הטמפרטורה היא 20K, למעט הליום, ניאון ומימן, גם לחץ האדים של גזים אחרים נמוך מ-{{3} עם זאת, בשל הטמפרטורות השונות של המיכל הנשאב והצלחת הקרה הקריוגנית, הלחץ הסופי של המשאבה גבוה יותר מלחץ האדים של הקונדנסט. עבור כלי בטמפרטורת חדר, עם קריופאנל של 20K, הלחץ הסופי של המשאבה הוא בערך פי 4 מלחץ האדים של הקונדנסט.