A krioszivattyú egy vákuumszivattyú, amely alacsony hőmérsékletű felületet használ a gáz kondenzálására, más néven kondenzátumszivattyú. A krioszivattyú tiszta vákuumot képes elérni a legnagyobb szivattyúzási sebességgel és a legalacsonyabb végnyomással, és széles körben használják félvezetők és integrált áramkörök kutatásában és gyártásában, valamint molekuláris sugárkutatásban, vákuumbevonó berendezésekben, vákuumfelület-elemző műszerekben, ionokban. beültetők és térszimulációs eszközök stb.
szivattyúzás elve
A krioszivattyú belsejében egy hideg lemez található, amelyet folyékony héliummal vagy hűtővel nagyon alacsony hőmérsékletre hűtöttek. Kondenzálja a gázt, és a kondenzátum gőznyomását a szivattyú végső nyomása alatt tartja, hogy elérje a szivattyúzási hatást. Az alacsony hőmérsékletű szivattyúzás fő funkciói az alacsony hőmérsékletű kondenzáció, az alacsony hőmérsékletű adszorpció és az alacsony hőmérsékletű rögzítés.
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.
Ha a hidrogén gőznyomása megegyezik a 20 K-os légköri nyomással, akkor az adszorpció egyensúlyi nyomása kisebb, mint Pa, amikor a hidrogént 20 K aktív szénnel abszorbeálják. Ez lehetővé teszi a szivattyúzást kriogén adszorpcióval magasabb hőmérsékleten.
③Cryogenic trapping: Gas molecules that cannot be condensed at the extraction temperature are buried and adsorbed by the growing layer of condensable gas.
Általánosságban elmondható, hogy a szivattyú végső nyomása a kondenzált gáz gőznyomása a hideglemez hőmérsékletén. Amikor a hőmérséklet 120 K, a víz gőznyomása már alacsonyabb, mint Pa. 20 K hőmérsékleten a hélium, a neon és a hidrogén kivételével más gázok gőznyomása is alacsonyabb, mint Pa.
A szivattyúzott tartály és a kriogén hűtőlemez eltérő hőmérséklete miatt azonban a szivattyú végső nyomása nagyobb, mint a kondenzátum gőznyomása.
Szobahőmérsékleten, 20 K-es kriopanellel rendelkező edényben a szivattyú végső nyomása körülbelül 4-szerese a kondenzátum gőznyomásának.