Kryopumpa je vákuová pumpa, ktorá využíva nízkoteplotný povrch na kondenzáciu plynu, tiež známa ako pumpa na kondenzát. Kryopumpa môže získať čisté vákuum s najvyššou rýchlosťou čerpania a najnižším konečným tlakom a je široko používaná vo výskume a výrobe polovodičov a integrovaných obvodov, ako aj vo výskume molekulárnych lúčov, vákuových poťahovacích zariadení, vákuových nástrojov na analýzu povrchu, iónov. implantátory a zariadenia na simuláciu vesmíru atď.
princíp čerpania
Vo vnútri kryopumpy je studená platňa chladená na veľmi nízku teplotu tekutým héliom alebo chladničkou. Kondenzuje plyn a udržiava tlak pary kondenzátu pod konečným tlakom čerpadla, aby sa dosiahol efekt čerpania. Hlavnými funkciami nízkoteplotného čerpania sú nízkoteplotná kondenzácia, nízkoteplotná adsorpcia a nízkoteplotné zachytávanie.
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.
Ak sa tlak pár vodíka rovná atmosférickému tlaku pri 20 K, je rovnovážny tlak adsorpcie nižší ako Pa pri absorpcii vodíka s 20 K aktívnym uhlím. To umožňuje vykonávať čerpanie kryogénnou adsorpciou pri vyšších teplotách.
③Cryogenic trapping: Gas molecules that cannot be condensed at the extraction temperature are buried and adsorbed by the growing layer of condensable gas.
Všeobecne povedané, konečný tlak čerpadla je tlak pár kondenzovaného plynu pri teplote studenej dosky. Keď je teplota 120 K, tlak pár vody je už nižší ako Pa. Pri teplote 20 K, okrem hélia, neónu a vodíka, sú tlaky pár aj iných plynov nižšie ako Pa.
Avšak v dôsledku rôznych teplôt čerpanej nádoby a kryogénnej studenej dosky je konečný tlak čerpadla vyšší ako tlak pár kondenzátu.
Pre nádobu pri izbovej teplote s kryopanelom 20 K je konečný tlak čerpadla približne 4-násobkom tlaku pár kondenzátu.