Объединяя лучших
Москва:
Санкт-Петербург:
Новосибирск:
Екатеринбург:
Нижний Новгород:
Челябинск:
Главная \ ВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА \ Oxford Instruments (Austin Scientific)

Oxford Instruments (Austin Scientific)

oxford-instruments-logo_

Cryo-Plex_ В тех практических задачах, где  возникает  потребность  в  создании  разряжения  в  пределах   от   10-3 до 10-10 Торр, обычно используется один из трех типов насосов: масляный диффузионный насос, турбомолекулярные насосы и крионасосы. Из всех перечисленных типов насосов крионасосы наиболее просты в эксплуатации, обеспечивают наиболее быструю откачку и при этом абсолютно не загрязняют откачиваемый объем. Проблема прямой зависимости давления паров от температуры при применении крионасосов решается очень просто и элегантно. Дело в том, что крионасосы не перемещают молекулы газа, а замораживают их. В связи с этим у крионасосов отсутствуют какие-либо подвижные части или жидкие среды, контактирующие непосредственно с вакуумом из откачиваемого объема. Это обстоятельство полностью исключает вероятность загрязнения рабочего объема в процессе откачки. Крионасосам, в процессе эксплуатации, требуется минимальное техническое обслуживание. Следует отметить, что надежная индиевая пайка, применяемая для крепления криопанелей в насосах, дает возможность откачивать, в том числе, и агрессивные газы, такие, например, как Cl2, HCl. Все части крионасосов, контактирующие с откачиваемым газом покрыты стойким медно-никелевым сплавом. В том случае, если требуется исполнение с повышенной химстойкостью, возможно нанесение покрытия из тефлона. Важным преимуществом криогенных откачных систем является более высокие по сравнению с другими типами насосов скорости откачки при гораздо меньших габаритах.

Производительность

Обычно, откачные характеристики вакуумных насосов сравниваются на основе скорости откачки по воздуху. Это связано с тем, что откачные характеристики стандартных насосов синхронно изменяются в зависимости от типа газа. У крионасосов, однако, скорости откачки по различным газам сильно отличаются. Так, например, в большинстве случаев водяные пары являются основной газовой нагрузкой, и скорость откачки паров воды является определяющим фактором при оценке общего времени откачки рабочего объема. Скорость откачки паров воды стандартного крионасоса с фланцем  DN200 превышает 4000 л/с. Стандартным насосам для достижения такой производительности требуются дорогостоящие азотные ловушки.
Также крионасос может монтироваться непосредственно на рабочий объем, что очень важно, в таких промышленных процессах, как, например, процесс металлизации. Это возможность позволяет достигать максимально возможных для данного насоса скоростей откачки по кислороду, водороду, азоту и другим загрязняющим газам, что, в свою очередь, улучшает качество покрытия.

Чистота откачки

Существенно, что крионасосы являются самыми «чистыми» из всего семейства высоковакуумных насосов, применяющихся в настоящий момент. В крионасосах отсутствуют подвижные части, рабочие жидкости или другие рабочие элементы, способные загрязнить откачиваемый объем, что полностью исключает попадание каких-либо загрязнений в вакууммируемый объем во время откачки.
Кроме того, крионасосы способны запускаться и самостоятельно производить дальнейшую откачку с так называемого давления запуска, обычно 0,5 Торр или выше, достаточного, чтобы полностью устранить самый главный источник загрязнения - обратный ток масла из форвакуумного насоса, создающего предварительное разряжение. Характерное значение запуска крионасоса измеряется в Торр*л и определяет то начальное давление, с которого запускается крионасос, принимающий с этого момента всю газовую нагрузку на себя, в зависимости от величины откачиваемого объема. При давлении, превышающим давление запуска, в форвакуумном насосе предварительного разряжения сохраняется вязкостное течение откачиваемого газа, которое удерживает пары масла внутри насоса предварительного разряжения. Таким образом, крионасосы не только обеспечивают сверхчистый вакуум, но также избавляют пользователя от трудоемкой очистки рабочего объема от паров масла, попадающих во время предварительной откачки.

Экономичность

Несмотря на то, что стоимость крионасосов находится между стоимостью диффузионных и турбонасосов с аналогичными откачными характеристиками, очень невысокая стоимость технического обслуживания крионасосов в процессе эксплуатации ставит их в ряд наиболее экономичных, рассчитанных на длительную эксплуатацию, высоковакуумных насосов.
На первый взгляд может оказаться, что масляный диффузионный насос является недорогой альтернативой крионасосу. На самом деле это не совсем так. Дело в том, что диффузионному насосу для достижения высокой производительности требуются азотные ловушки, регулировки уровней, дьюары и другое дополнительное техническое оборудование, затраты на которое быстро увеличат на тысячи долларов стоимость откачной системы на основе такого насоса. Кроме этого, эксплуатационные расходы на жидкий азот и электричество в дальнейшем сделают такую откачную систему много дороже криогенной.
Турбомолекулярным насосам не требуются дорогостоящее дополнительное техническое оборудование и ловушки, но и их стоимость при этом оказывается существенно больше, чем крионасосов с аналогичными откачными характеристиками.
Таким образом, крионасосы являются оптимальным решением с точки зрения создания не загрязняющей рабочий объем откачной системы с минимальной стоимостью и максимальной производительностью.

Механизм работы криогенного вакуумного насоса

Какой бы тип насоса Вы не использовали, принцип создания вакуума не меняется. Вакуум создается путем удаления газа молекула за молекулой из герметично закрытого рабочего объема. В то время как стандартные методы откачки продавливают молекулы через насос, крионасосы вымораживают газы до твердого состояния, уменьшая тем самым давление паров до тех пор, пока не будет создан высокий вакуум. 
Для охлаждения специальных встроенных криопанелей до 10К и 80К, на которых собственно и происходит осаждение молекул газа, в крионасосе используется система охлаждения замкнутого цикла с гелием в качестве рабочего газа. Молекулы откачиваемого газа, хаотически передвигаясь, контактируют с криопанелями и конденсируются или поглощаются на них.
При работе крионасоса гелий, находящийся при комнатной температуре и высоком давлении, нагнетается специальным удаленным компрессором в крионасос на охлажденную головку поршня, которая термически связана с двумя рядами конденсационных решеток.

Поступающий на головку поршня под давлением гелий затем расширяется и охлаждает решетки. Внешний ряд решеток охлаждается до 80К и используется для конденсации паров воды, которые обычно являются основной газовой нагрузкой. Внутренний ряд конденсационных решеток охлаждается до температуры 15К и предназначен для основной части оставшихся газов. Все конденсирующиеся газы переходят в твердое состояние с давлением паров менее 10-12 Торр. Неконденсируемые газы, такие как гелий, водород и неон одновременно адсорбируется слоем из капсулированного активированного (древесного) угля, охлажденного до 15 К. 

trillium Cryo-Plex

Криогенные насосы

 


trillium cold-heads

Криогенные охлаждающие головки

 


trillium helium-compressor-m600

Гелиевые компрессоры

 


trillium-cryo-water-pumps

Криогенные водяные насосы