Kriyopump, kondensat pompası olarak da bilinen gazı yoğunlaştırmak için düşük sıcaklık yüzeyi kullanan bir vakum pompasıdır. Kriyopump, en yüksek pompalama oranına ve en düşük nihai basınca sahip temiz bir vakum elde edebilir ve yarı iletkenlerin ve entegre devrelerin yanı sıra moleküler ışın araştırması, vakum kaplama ekipmanı, vakum yüzey analiz cihazları, iyon implanterleri ve uzay simülasyon cihazlarının vb.
pompalama prensibi
Kriyopump içinde sıvı helyum veya buzdolabı ile çok düşük bir sıcaklığa soğutulmuş soğuk bir plaka vardır. Gazı yoğunlaştırır ve pompalama etkisini elde etmek için kondensatın buhar basıncını pompanın nihai basıncının altında tutar. Düşük sıcaklık pompalamanın ana işlevleri düşük sıcaklık yoğuşması, düşük sıcaklık adsorpsiyon ve düşük sıcaklık yakalamadır.
(1) Düşük sıcaklık yoğuşması: gaz molekülleri soğuk plakanın yüzeyinde veya yoğunlaştırılmış gaz tabakasında yoğunlaştı ve denge basıncı temelde kondensatın buhar basıncına eşittir. Hava pompalarken, soğuk plakanın sıcaklığı 25K'dan düşük olmalıdır; hidrojen pompalarken, soğuk plakanın sıcaklığı daha düşüktür. Düşük sıcaklık yoğuşma ve ekstraksiyon yoğuşma tabakasının kalınlığı yaklaşık 10 mm'ye ulaşabilir.
(2) Düşük sıcaklık adsorpsiyonu: Gaz molekülleri, soğuk plaka üzerine tekmoleküler bir tabaka kalınlığında (santimetre sırasına göre) kaplanmış adsorbent yüzeyine adsorbe edilir. Adsorpsiyon için denge basıncı, aynı sıcaklıkta buhar basıncından çok daha düşüktür.
Hidrojenin buhar basıncı 20K'daki atmosferik basınca eşitse, 20K aktif karbon ile hidrojeni emirken adsorpsiyonun denge basıncı Pa'dan daha düşüktür. Bu, daha yüksek sıcaklıklarda kriyojenik adsorpsiyon ile pompalama yapmayı mümkün kılar.
(3) Kriyojenik bindirme: Ekstraksiyon sıcaklığında yoğunlaşamayan gaz molekülleri, büyüyen yoğunlaştırılmış gaz tabakası tarafından gömülür ve adsorbe edilir.
Genel olarak konuşursak, pompanın nihai basıncı, yoğunlaştırılmış gazın soğuk plaka sıcaklığındaki buhar basıncıdır. Sıcaklık 120K olduğunda, suyun buhar basıncı zaten Pa'dan daha düşüktür. Helyum, neon ve hidrojen dışında 20K sıcaklıkta, diğer gazların buhar basınçları da Pa'dan daha düşüktür.
Bununla birlikte, pompalanan kabın ve kriyojenik soğuk plakanın farklı sıcaklıkları nedeniyle, pompanın nihai basıncı kondensatın buhar basıncından daha yüksektir.
Oda sıcaklığında, 20K kriyopanel içeren bir kap için, pompanın nihai basıncı yoğuşma buhar basıncının yaklaşık 4 katıdır.