En kryopump är en vakuumpump som använder en lågtemperaturyta för att kondensera gas, även känd som en kondensatpump. Kryopumpen kan få ett rent vakuum med högsta pumphastighet och det lägsta ultimata trycket, och används ofta i forskning och produktion av halvledare och integrerade kretsar, liksom molekylär strålforskning, vakuumbeläggningsutrustning, vakuum ytanalysinstrument, jonimplantater och rymdsimuleringsenheter etc. aspekt.
pumpprincip
Inuti kryopumpen finns en kall platta som kyls till en mycket låg temperatur av flytande helium eller ett kylskåp. Det kondenserar gasen och håller ångtrycket i kondensatet under pumpens ultimata tryck, för att uppnå pumpeffekten. Huvudfunktionerna vid lågtemperaturpumpning är lågtemperaturkondensation, lågtemperaturadsorption och lågtemperaturfångst.
(1) Kondensation vid låga temperaturer: gasmolekyler kondenserar på ytan av den kalla plattan eller på det kondenserade gasskiktet, och jämviktstrycket är i princip lika med kondensatets ångtryck. Vid pumpning av luft måste temperaturen på den kalla plattan vara lägre än 25K; Vid pumpning av vätgas är temperaturen på den kalla plattan lägre. Tjockleken på lågtemperaturkondenserings- och extraktionskondensskiktet kan nå ca 10 mm.
(2)Lågtemperaturadsorption: Gasmolekylerna adsorberas på ytan av adsorbenten belagda på den kalla plattan med en tjocklek av ett monomolekylärt skikt (i storleksordningen centimeter). Jämviktstrycket för adsorption är mycket lägre än ångtrycket vid samma temperatur.
Om vätets ångtryck är lika med atmosfärstrycket vid 20K är jämviktstrycket för adsorption lägre än Pa när man absorberar väte med 20K aktivt kol. Detta gör det möjligt att utföra pumpning genom kryogen adsorption vid högre temperaturer.
(3)Kryogen fångst: Gasmolekyler som inte kan kondenseras vid extraktionstemperaturen begravs och adsorberas av det växande lagret av kondenserbar gas.
Generellt sett är pumpens ultimata tryck ångtrycket hos den kondenserade gasen vid den kalla plattans temperatur. När temperaturen är 120K är vattenångtrycket redan lägre än Pa. Vid en temperatur av 20K, förutom helium, neon och väte, är ångtrycket från andra gaser också lägre än Pa.
Men på grund av de olika temperaturerna i den pumpade behållaren och den kryogena kalla plattan är pumpens ultimata tryck högre än kondensatets ångtryck.
För ett kärl vid rumstemperatur, med en kryopanel på 20K, är pumpens ultimata tryck ca 4 gånger kondensatets ångtryck.