Kryopumpa je vývěva, která využívá nízkoteplotní povrch ke kondenzaci plynu, známá také jako vývěva kondenzátu. Kryopumpa může získat čisté vakuum s nejvyšší rychlostí čerpání a nejnižším konečným tlakem a je široce používána ve výzkumu a výrobě polovodičů a integrovaných obvodů, stejně jako ve výzkumu molekulárního paprsku, zařízení pro vakuové potahování, přístrojů pro vakuovou analýzu povrchu, iontů. implantátory a zařízení pro simulaci vesmíru aj. aspekt.
princip čerpání
Uvnitř kryopumpy je chladná deska chlazená na velmi nízkou teplotu tekutým heliem nebo lednicí. Kondenzuje plyn a udržuje tlak par kondenzátu pod konečným tlakem čerpadla, aby se dosáhlo čerpacího efektu. Hlavní funkce nízkoteplotního čerpání jsou nízkoteplotní kondenzace, nízkoteplotní adsorpce a nízkoteplotní zachycování.
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.
Pokud se tlak par vodíku rovná atmosférickému tlaku při 20 K, je rovnovážný tlak adsorpce nižší než Pa při absorpci vodíku s 20 K aktivním uhlím. To umožňuje provádět čerpání kryogenní adsorpcí při vyšších teplotách.
③Cryogenic trapping: Gas molecules that cannot be condensed at the extraction temperature are buried and adsorbed by the growing layer of condensable gas.
Obecně řečeno, konečný tlak čerpadla je tlak par kondenzovaného plynu při teplotě studené desky. Při teplotě 120 K je tlak par vody již nižší než Pa. Při teplotě 20 K je kromě helia, neonu a vodíku také tlak par ostatních plynů nižší než Pa.
Avšak v důsledku rozdílných teplot čerpané nádoby a kryogenní studené desky je konečný tlak čerpadla vyšší než tlak par kondenzátu.
Pro nádobu při pokojové teplotě s kryopanelem 20 K je konečný tlak čerpadla asi 4krát vyšší než tlak par kondenzátu.