60-70L / H معدل تدفق الأكسجين مصنع قطع غيار المبردة الأكسجين السائل مضخة

60-70L / H معدل تدفق الأكسجين مصنع قطع غيار المبردة الأكسجين السائل مضخة

1. الوصف

إن مضخة التبريد أو "المضخة المبردة" هي مضخة فراغ تقوم بحبس الغازات والأبخرة من خلال تكثيفها على سطح بارد ، ولكنها فعالة فقط في بعض الغازات. تعتمد الفعالية على نقاط تجمد وغليان الغاز نسبة إلى درجة حرارة cryopump. وهي تستخدم في بعض الأحيان لمنع ملوثات معينة ، على سبيل المثال أمام مضخة الانتشار لاحتجاز النفط الاحتياطي ، أو أمام مقياس McLeod لمنع المياه. في هذه الوظيفة ، يطلق عليها اسم cryotrap ، مضخة ماء أو فخ بارد ، على الرغم من أن الآلية الفيزيائية هي نفسها بالنسبة ل cryopump.

يمكن أن يشير مصطلح Cryotrapping أيضًا إلى تأثير مختلف إلى حد ما ، حيث ستزيد الجزيئات وقت إقامتهم على سطح بارد بدون تجميد فعلي ( supercooling ). هناك تأخير بين الجزيء الذي يؤثر على السطح وينتقل منه. الطاقة الحركية ستفقد عندما تتباطأ الجزيئات. على سبيل المثال ، لن يتكثف الهيدروجين عند 8 كلفن ، ولكن يمكن أن يتم تجميدها. هذا يعتقل الجزيئات بفعالية لفترة ممتدة ، وبالتالي يزيلها من بيئة الفراغ مثل cryopumping.

2. العملية

عادة ما يتم تبريد Cryopumps بواسطة الهيليوم المضغوط ، على الرغم من أنها قد تستخدم أيضا الثلج الجاف ، النيتروجين السائل ، أو الإصدارات المستقلة قد تشمل المبرمج المدمج في . غالباً ما تعلق الحواجز على الرأس البارد لتوسيع المساحة السطحية المتاحة للتكثيف ، ولكن هذه أيضاً تزيد من امتصاص الحرارة الإشعاعي للمادة المبردة. وبمرور الوقت ، يتشبع السطح في النهاية بكثافة ، وبالتالي تنخفض سرعة الضخ تدريجياً إلى الصفر. وسوف تحتفظ بالغازات المحتبسة طالما أنها لا تزال باردة ، ولكنها لن تكثف الغازات الطازجة من التسرب أو الدعم حتى يتم إعادة توليدها. يحدث التشبع بسرعة كبيرة في الفراغات المنخفضة ، لذلك لا يتم استخدام الكريات الصغيرة عادة إلا في أنظمة تفريغ عالية أو عالية جداً.

يوفر الكرايمبومب ضخًا سريعًا ونظيفًا لجميع الغازات في نطاق السوائل من 10 ⁻³ إلى 10 ⁻⁹ . يعمل cryopump على مبدأ أن الغازات يمكن تكثيفها وحفظها عند ضغوط بخار منخفضة للغاية ، وتحقيق سرعات وسرعات عالية. يتكون الرأس البارد من أسطوانة رأس باردة على مرحلتين (جزء من وعاء الفراغ) وتجميع وحدة محرك الأقراص. ينتج هذان معًا دورة تبريد مغلقة في درجات حرارة تتراوح من 60 إلى 80K للمحطة الباردة في المرحلة الأولى إلى 10 إلى 20K للمحطة الباردة الثانية ، عادةً.

تمتلك بعض الكرفانات مراحل متعددة عند درجات حرارة منخفضة مختلفة ، مع حماية المراحل الخارجية من أبرد مراحلها الداخلية. تتكثف المراحل الخارجية من الغازات ذات درجة الغليان العالية مثل الماء والزيت ، مما يوفر مساحة السطح وسعة التبريد للمراحل الداخلية لغازات نقطة الغليان المنخفضة مثل النيتروجين.

مع انخفاض درجات حرارة التبريد عند استخدام الثلج الجاف ، والنيتروجين السائل ، ثم الهليوم المضغوط ، يمكن حجز الغازات ذات الوزن الجزيئي المنخفض. يتطلب احتجاز النيتروجين والهليوم والهيدروجين درجات حرارة منخفضة للغاية (~ 10K) ومساحة سطح كبيرة كما هو موضح أدناه. حتى في درجة الحرارة هذه ، تتمتع غازات الهيليوم والهيدروجين الأخف بكفاءة منخفضة جدًا للقطرات وهي الجزيئات الغالبة في الأنظمة الفراغية فائقة الارتفاع.

وغالبا ما يتم الجمع بين Cryopumps مع مضخات الامتصاص عن طريق طلاء الرأس البارد مع مواد ممتصة للغاية مثل الفحم المنشط أو الزيوليت . بما أن المادة المشبعة تشبع ، تقل فعالية مضخة الامتصاص ، ولكن يمكن إعادة شحنها عن طريق تسخين مادة الزيوليت (ويفضل أن تكون تحت ظروف الضغط المنخفض) إلى الخارج . درجة حرارة الانهيار للهيكل المسامي للمادة الزيوليت قد تحد من درجة الحرارة القصوى التي يمكن تسخينها للتجديد.

مضخات التدفق هي نوع من المبردات الكاوية التي تستخدم غالباً كمضخات تخشبية لتقليل الضغوط من نطاق الغلاف الجوي إلى حسب ترتيب 0.1 باسكال (10 ⁻³ تور) ، بينما يتم تحقيق ضغط أقل باستخدام مضخة الإنهاء (انظر الفراغ ).

3. التجديد

تجديد عملية cryopump هو عملية تبخير الغازات المحتبسة. أثناء دورة التجديد ، يدفأ المبرد إلى درجة حرارة الغرفة أو أعلى ، مما يسمح بتغيير الغازات المحتبسة من حالة صلبة إلى حالة غازية ومن ثم يتم إطلاقها من خلال المبرد بواسطة صمام تخفيف الضغط في الغلاف الجوي.

تمتلك معظم معدات الإنتاج التي تستخدم cryopump وسيلة لعزل القفزة الخافتة من غرفة التفريغ بحيث يتم التجدد دون تعريض نظام الفراغ إلى الغازات المنطلقة مثل بخار الماء. بخار الماء هو العنصر الطبيعي الأصعب لإزالة من جدران غرفة الفراغ عند التعرض للغلاف الجوي بسبب تكوين المونولاير والترابط الهيدروجيني. إن إضافة الحرارة إلى غاز تطهير النيتروجين الجاف سيسرع عملية الإحماء ويقلل من وقت التجديد.

عند اكتمال التجديد ، سيتم تقريب الكريات المبرومة إلى 50μTorr (50 ميكرووتر) ، ويتم عزلها ، وسيتم مراقبة معدل الارتفاع (ROR) لاختبار التجديد الكامل. إذا تجاوز معدل العائد 10μTorr / min فإن الأمر يتطلب مزيدًا من وقت التطهير.