Кожен газ має тиск насиченої пари, який залежить від температури — чим вища температура, тим вищий тиск пари. Конденсація на холодних поверхнях знижує тиск пари навколишнього газу.
Якщо температура буде досить низькою, пара перетвориться на тверду фазу і конденсується. У прикладі з зледенілим вітровим склом воно по суті «перекачує» водяну пару з вологи в повітрі. Дізнатись більше інформації о вакуумном оборудовании ви можете, перейшовши за посиланням на сайт компанії VACYM.COM.
Кріокулери
Коли справа доходить до відкачування газів до високого вакууму (HV), нам потрібні набагато нижчі температури. Наприклад, при температурах нижче 20 Кельвіна (-253,150 С) більшість пар конденсується до тиску надвисокого вакууму (UHV).
Комерційні кріокулери з гелієвим харчуванням можуть легко підтримувати температуру в цьому дуже низькому діапазоні. Кріоохолоджувачі, також звані холодними головками або кріохолодильниками, охолоджують температуру газів у два етапи.
По-перше, кріоохолоджувач охолоджує газ набагато нижче температури рідкого азоту 77 К (-196,150 С), використовуючи високу охолодну здатність. Потім кріокулер охолоджує газ до температури нижче 20K (-253,150 С), використовуючи нижчу охолоджувальну здатність.
Радіаційний захист
Оскільки кріонасос знаходиться в приміщенні за кімнатної температури, необхідно вжити заходів для зменшення теплового випромінювання від зовнішніх стін. Для цього до ступеня 80К (-193,150 С) підключається радіаційний захист.
Екран має перегородку для впуску газу, яка попередньо охолоджує гази, що надходять у внутрішню зону відкачування. Зовнішні сторони покриті матеріалом з високою здатністю, що відбиває, як у термосів, для відображення тепла.
Якщо конденсату багато
Якщо конденсат стає занадто товстим, верхній шар, схожий на голку, може бути недостатньо холодним через знижену теплопровідність льоду.
У цьому випадку продуктивність кріонасосу зменшиться. На цьому етапі його необхідно очистити від газу та регенерувати з використанням сучасних насосних систем із вбудованими засобами управління. Як тільки насос знову буде в робочому стані, ККД та швидкість надвисокого вакууму повернуться.
Переваги кріонасосу
Кріонасоси більш ефективні, ніж інші насоси, які використовуються для аналогічних застосувань. На відміну від газоперекачувальних насосів (наприклад, турбомолекулярних насосів (ТМН) або масляних дифузійних насосів) кріонасоси конденсують всі гази, що знаходяться в них.
Установники можуть встановлювати кріонасоси у будь-якій орієнтації. Наприклад, при встановленні зверху або збоку вакуумної камери без вигину на 90 градусів система зазнає менших втрат провідності.
Кріонасоси також тихіше. Тільки перші запуски та процес регенерації вимагає грубого відкачування.
Кріогенне відкачування
Будь-який кріонасос пов’язує молекули газу, які необхідно перекачувати на холодні поверхні.
Існують поверхні з різною температурою для уловлювання газів із різною температурою замерзання.
Процес регенерації
Процес регенерації у вакуумному насосі починається після закриття високовакуумного клапана.
Швидка регенерація
Холодні панелі другого ступеня локально нагріваються електронагрівачами, а бій на першому ступені взагалі не нагрівається і підтримує свою температуру. По-перше, при температурі 20-100 K (-253,15 – -173,150 С) водень виділяється та видаляється з вакуумного насоса за допомогою форвакуумного насоса. Форвакуумний клапан знову закривається.
Повна регенерація
Холодні панелі першого та другого ступеня локально прогріваються електронагрівачами до кімнатної температури. Між 20-310 К (-253,15 – 36,850 С) всі конденсовані та адсорбовані гази випускаються та видаляються з кріонасоса за допомогою форвакуумного насоса при контрольованому та безпечному тиску <20 мбар. Після самоврядного очищення кріонасос починає автоматично охолоджуватися. Охолодження займає близько 90 хвилин і насос готовий до продовження роботи.
