Kriopumpa je vakuumska pumpa koja koristi površinu niske temperature za kondenzaciju plina, također poznata kao kondenzatna pumpa. Kriopumpa može postići čisti vakuum s najvećom brzinom crpljenja i najnižim krajnjim tlakom, a naširoko se koristi u istraživanju i proizvodnji poluvodiča i integriranih krugova, kao i u istraživanju molekularnih zraka, opremi za vakuumsko prevlačenje, instrumentima za analizu površine vakuuma, ionima implantati i uređaji za simulaciju prostora itd. aspekt.
princip pumpanja
Unutar kriopumpe je hladna ploča koja se hladi na vrlo nisku temperaturu tekućim helijem ili hladnjakom. Kondenzira plin i održava tlak pare kondenzata ispod krajnjeg tlaka pumpe, kako bi se postigao učinak pumpanja. Glavne funkcije niskotemperaturnog crpljenja su niskotemperaturna kondenzacija, niskotemperaturna adsorpcija i hvatanje niske temperature.
① Low temperature condensation: gas molecules condense on the surface of the cold plate or on the condensed gas layer, and the equilibrium pressure is basically equal to the vapor pressure of the condensate. When pumping air, the temperature of the cold plate must be lower than 25K; when pumping hydrogen, the temperature of the cold plate is lower. The thickness of the low-temperature condensation and extraction condensation layer can reach about 10 mm.
②Low temperature adsorption: The gas molecules are adsorbed on the surface of the adsorbent coated on the cold plate with a thickness of a monomolecular layer (in the order of centimeters). The equilibrium pressure for adsorption is much lower than the vapor pressure at the same temperature.
Ako je tlak pare vodika jednak atmosferskom tlaku na 20K, ravnotežni tlak adsorpcije je niži od Pa kada se vodik apsorbira s 20K aktivnim ugljenom. To omogućuje izvođenje crpljenja kriogenom adsorpcijom na višim temperaturama.
③Cryogenic trapping: Gas molecules that cannot be condensed at the extraction temperature are buried and adsorbed by the growing layer of condensable gas.
Općenito govoreći, krajnji tlak pumpe je tlak pare kondenziranog plina na temperaturi hladne ploče. Kada je temperatura 120K, tlak pare vode je već niži od Pa. Na temperaturi od 20K, osim helija, neona i vodika, tlakovi pare ostalih plinova također su niži od Pa.
Međutim, zbog različitih temperatura pumpanog spremnika i kriogene hladne ploče, krajnji tlak pumpe je veći od tlaka pare kondenzata.
Za posudu na sobnoj temperaturi, s kriopanelom od 20K, krajnji tlak pumpe je oko 4 puta veći od tlaka pare kondenzata.