Ein cryopump ist eine Vakuumpumpe, die Benzin und Dämpfe durch das Kondensieren von ihnen auf einer kalten Oberfläche fängt. Sie sind nur auf etwas Benzin, abhängig vom Einfrieren und den Siedepunkten des Benzins hinsichtlich der Temperatur des cryopump wirksam. Sie werden manchmal verwendet, um besondere Verseuchungsstoffe zum Beispiel vor einer Verbreitungspumpe zu blockieren, um backstreaming Öl, oder vor einem Maß von McLeod zu fangen, um Wasser abzuhalten. In dieser Funktion werden sie einen cryotrap oder kalte Falle genannt, wenn auch der physische Mechanismus dasselbe bezüglich eines cryopump ist. Cryotrapping kann sich auch zu einer etwas verschiedenen Wirkung beziehen, wo Moleküle ihre Verweilzeit auf einer kalten Oberfläche ohne das wirkliche Einfrieren vergrößern werden. Es gibt eine Verzögerung zwischen dem Molekül, das an die Oberfläche stößt und davon zurückprallt. Kinetische Energie wird verloren worden sein, die Moleküle verlangsamen sich. Zum Beispiel wird sich Wasserstoff an 8 kelvin nicht verdichten, aber es kann cryotrapped sein. Das fängt effektiv Moleküle seit einer verlängerten Periode und entfernt sie dadurch von der Vakuumumgebung gerade wie cryopumping.

Operation

Cryopumps werden durch komprimiertes Helium allgemein abgekühlt, obwohl sie auch Trockeneis, flüssigen Stickstoff verwenden können, oder eigenständige Versionen einen eingebauten cryocooler einschließen können. Leitbleche werden häufig dem kalten Kopf beigefügt, um die für die Kondensation verfügbare Fläche auszubreiten, aber sie vergrößern auch das Strahlungshitzeauffassungsvermögen des cryopump. Mit der Zeit sättigt die Oberfläche schließlich mit Kondensat, und die pumpende Geschwindigkeit fällt allmählich auf Null. Es wird das gefangene Benzin halten, so lange es kalt bleibt, aber es wird frisches Benzin von Leckstellen oder backstreaming nicht kondensieren, bis es regeneriert wird. Sättigung geschieht sehr schnell in niedrigen Vakua, so werden cryopumps gewöhnlich nur im Hochvakuum oder den Ultrahochvakuum-Systemen verwendet.

Die Regeneration eines cryopump ist der Prozess, das gefangene Benzin zu verdampfen. Das kann bei der Raumtemperatur und dem Druck getan werden, oder der Prozess kann mehr abgeschlossen durch die Aussetzung vom Vakuum und schneller durch Hochtemperaturen gemacht werden. Beste Praxis soll den ganzen Raum unter dem Vakuum zur höchsten durch die Materialien erlaubten Temperatur heizen, Zeit für outgassing Produkte erlauben, durch die mechanischen Pumpen erschöpft zu werden, und dann abkühlen und den cryopump verwenden, ohne das Vakuum zu brechen.

Einige cryopumps haben vielfache Stufen bei verschiedenen niedrigen Temperaturen mit den Außenstufen, die die kältesten inneren Stufen beschirmen. Die Außenstufen kondensieren hohes Siedepunkt-Benzin wie Wasser und Öl, so die Fläche und Kühlungskapazität der inneren Stufen für niedrigeres Siedepunkt-Benzin wie Stickstoff sparend. Als kühl werdende Temperaturen abnehmen, als das Verwenden des Trockeneises, flüssigen Stickstoffs, dann Helium zusammengepresst hat, kann niedrigeres Molekulargewicht-Benzin gefangen werden. Stickstoff, Helium und Wasserstoff Fallen zu stellen, verlangt äußerst niedrige Temperaturen (~10K) und große Fläche, wie beschrieben, unten. Sogar bei dieser Temperatur haben das leichtere Gashelium und der Wasserstoff sehr niedrig Abfangen-Leistungsfähigkeit und sind die vorherrschenden Moleküle in Ultrahochvakuum-Systemen.

Cryopumps werden häufig mit Sorptionspumpen durch den Überzug der kalte Kopf mit dem hohen Absorbieren von Materialien wie Aktivkohle oder ein zeolite verbunden. Weil der sorbent, die Wirksamkeit einer Sorptionspumpe Abnahmen sättigt, aber durch die Heizung des zeolite Materials (vorzugsweise unter Bedingungen des Tiefdrucks) zu outgas es wieder geladen werden kann. Die Durchbruchstemperatur der porösen Struktur des zeolite Materials kann die maximale Temperatur beschränken, dass es zu für die Regeneration geheizt werden kann.

Sorptionspumpen sind ein Typ von cryopump, der häufig als roughing Pumpen verwendet wird, um Druck von der Reihe von atmosphärischen zu auf der Ordnung von 0.1 Papa zu reduzieren (10 Torr), während niedrigerer Druck mit einer Zielpumpe erreicht wird (sieh Vakuum).

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Außenverbindungen