Kryopumppu on tyhjiöpumppu, joka käyttää matalan lämpötilan pintaa kaasun lauhduttamiseen, joka tunnetaan myös lauhdepumpuna. Kryopumppu voi saada puhtaan tyhjiön korkeimmalla pumppausnopeudella ja alhaisimmalla loppupaineella, ja sitä käytetään laajasti puolijohteiden ja integroitujen piirien tutkimuksessa ja tuotannossa sekä molekyylisuihkututkimuksessa, tyhjiöpinnoituslaitteissa, tyhjiöpinta-analyysiinstrumenteissa, ioneissa. implantaattorit ja avaruussimulointilaitteet jne. näkökohta.
pumppausperiaate
Kryopumpun sisällä on kylmälevy, joka on jäähdytetty erittäin alhaiseen lämpötilaan nestemäisellä heliumilla tai jääkaapilla. Se kondensoi kaasun ja pitää kondensaatin höyrynpaineen pumpun lopullisen paineen alapuolella pumppausvaikutuksen saavuttamiseksi. Matalan lämpötilan pumppauksen päätoiminnot ovat matalan lämpötilan kondensaatio, matalan lämpötilan adsorptio ja matalan lämpötilan talteenotto.
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.
Jos vedyn höyrynpaine on yhtä suuri kuin ilmakehän paine 20 K:ssa, adsorption tasapainopaine on pienempi kuin Pa, kun vetyä absorboidaan 20 K aktiivihiilellä. Tämä mahdollistaa pumppauksen suorittamisen kryogeenisellä adsorptiolla korkeammissa lämpötiloissa.
③Cryogenic trapping: Gas molecules that cannot be condensed at the extraction temperature are buried and adsorbed by the growing layer of condensable gas.
Yleisesti ottaen pumpun lopullinen paine on kondensoituneen kaasun höyrynpaine kylmälevyn lämpötilassa. Lämpötilan ollessa 120K on veden höyrynpaine jo pienempi kuin Pa. 20K:n lämpötilassa heliumia, neonia ja vetyä lukuun ottamatta muiden kaasujen höyrynpaineet ovat myös alhaisemmat kuin Pa.
Pumpattavan säiliön ja kryogeenisen kylmälevyn erilaisista lämpötiloista johtuen pumpun lopullinen paine on kuitenkin korkeampi kuin lauhteen höyrynpaine.
Huoneenlämpöisessä astiassa, jonka kryopaneeli on 20K, pumpun lopullinen paine on noin 4 kertaa kondensaatin höyrynpaine.