+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Основные характеристики криогенных насосов

Режимы потока

Крионасосы могут работать в широком диапазоне значений давления, как правило, начиная приблизительно с 5 x 10-3 Торр на стороне высокого давления и заканчивая 10-11 Торр на стороне низкого давления. Лабораторные насосы достигали даже еще более низких значений давления. При этом диапазоне давления, как правило, поток газа находится в режиме молекулярного потока для систем средних размеров. В молекулярном потоке траектории молекул - это прямые линии с очень большой средней длиной свободного пути по сравнению с размерами системы. Молекулярная плотность достаточно низкая, поэтому можно пренебречь всеми межмолекулярными взаимодействиями и рассеянием. Это упрощает конструкцию элементов крионасоса. Кроме того, теплоотдачей посредством теплопроводности газа можно пренебречь при давлении ниже 10-1 Торр. Однако при значениях давления для металлизации напылением при давлении 10-3 Торр рассеяние на молекулах газа и проводимость могут быть значительными.

Особенность молекулярного потока, являющаяся важной для всех высоковакуумных насосов, заключается в том, что насос не втягивает или «всасывает» молекулы в направлении впуска. Насос должен дождаться прибытия молекулы, находящейся в квазипроизвольном движении и затем «поймать» ее. Поскольку крионасос захватывает молекулу в ловушку посредством адсорбции и конденсации холодной поверхности, его можно считать своеобразной «криолипучкой для мух». Молекула попадает на холодную поверхность и больше ее не покидает. Другие молекулы оседают на поверхности и образуют все более и более толстые слои конденсата.

Давление пара

Крионасосы конденсируют все газы с очень высокой скоростью. Способность поверхности захватывать газ зависит от характеристики давления газа. Почти все газы удовлетворяют основному уравнению Клапейрона-Клаузиуса для давления пара р и температуры Т в Кельвинах

$$\log p=-A(1/T)+constant$$

Наклонная часть линии (-А) - это теплота парообразования газа. Пример графика Клапейрона-Клаузиуса показан на рис. 5. Многим читателям больше знакомо альтернативное изображение данных давления пара, предложенное Хонигом и Хуком. Данные с рис. 5 заново представлены в виде графика Хонига и Хука на рис. 6. Для поверхности при данной температуре в закрытом объеме равновесие будет достигаться при равновесных значениях давления пара для различных газов в объеме. Результирующее общее давление будет составлять сумму равновесных значений парциального давления отдельных компонентов газа. Для значений давления системы более чем в 100 раз больше равновесного давления пара в крионасосах достигается полная быстрота откачки. По мере падения давления системы ниже уровня в 10 раз большего равновесного давления быстрота откачки начинает падать. Нулевая быстрота откачки имеет место, когда базовое давление постепенно приближается к равновесному давлению пара на поверхности криопанелей или предельному остаточному давлению газа в крионасосе. В большинстве случаев эти значения предельного остаточного давления находятся значительно ниже 10" Торр для конденсируемых газов. Нормальный сухой комнатный воздух состоит из 78% азота, 21% кислорода, 1% аргона и других газов, содержание которых доходит приблизительно до 7 частей на миллион, как в случае гелия. В зависимости от относительной влажности водяной пар может составлять 1 или 2% воздуха. В вакуумной системе азот, кислород и другие газы быстро удаляются посредством первоначального процесса откачки, оставляя водяной пар в качестве основной составляющей части вакуумной атмосферы. Водяной пар устанавливает полярные связи с поверхностями в виде 50-100 мономолекулярных слоев, в то время как другие газы на них не задерживаются.

зависимость давления газа от температуры

Рис. 5. Зависимость давления газа от температуры (график Клаузиуса-Клапейрона для аргона, азота и водорода).

график хонига хука

Рис. 6. Зависимость давления газа от температуры (график Хонига и Хука для аргона, азота, водорода и водяного пара).

Вода может составлять 98% газовой нагрузки вакуумной системы при 10 7 Торр. Следовательно, высокая быстрота откачки для водяного пара является критической во всех вакуумных системах.

Группа РОСВАКУУМ

Адрес: 107023 Россия, г. Москва, Электрозаводская улица, 21

Часы работы офиса: с 9:00 до 18:00 по Москве.

 

Телефон: +7 (495) 664-22-07

E-mail: baza@vacuumpro.ru

 

Чтобы заказать бесплатный подбор оборудования, отправить заявку, запрос или получить консультацию инженеров - свяжитесь с нами по телефону или E-mail.

В базе 310 производителей и поставщиков вакуумного оборудования и техники (РФ, СНГ и зарубежные компании). Цены, наличие на складах и технические характеристики оборудования и техники уточняйте только по электронной почте E-mail.