Общие сведения о криогенных насосах
Криогенные насосы относятся к категории безмасляных высоковакуумных адсорбционных насосов
(
Классификация)
Предельное давление остаточных газов, которое может быть достигнуто с использованием криогенного насоса, -
~ 1×10
-11 Торр. Откачка криогенным насосом происходит за счет конденсации газов и паров поверхностью, охлажденной до сверхнизких (гелиевых)
температур. Количество газов и паров, которые могут быть сконденсированы в криогенном насосе ограничено, поэтому одним и важных параметров
является "емкость" ("capacity") - количество газ, которое может захватить насос без изменения рабочих параметров, определяется в бар×л или аналогичных.
Время работы до регенерации может составлять до 2 недель, а при отсутствии газовой нагрузки и заметно дольше.
Форвакуумный насос необходим для предварительной откачки, а также
для удаления конденсированных газов из полости криогенного насоса после завершения цикла (циклов) откачки. Во время работы криогенного насоса не используется.
Для захолаживания криогенного насоса необходим внешний гелиевый компрессор, работающий по замкнутому циклу.
Достоинства и недостатки криогенных насосов
Недостатки:
- необходимость цикла регенерации после цикла откачки;
- хотя и большая, но ограниченная емкость - для постоянной круглосуточной работы необходимо два насоса:
один откачивает, другой проходит цикл регенерации;
- криогенный насос не должен использоваться для откачки легковоспламеняющихся газов;
- следует избегать накопления в криогенном насосе кислорода и агрессивных газов;
Достоинства:
- высокая быстрота откачки паров воды и газов с высокой молекулярной массой;
- отсутствие шумов и вибраций при работе;
- полностью "стерильный" вакуум
- надежность, большой ресурс
Конструкция и принцип действия криогенного насоса
Криогенный насос состоит из корпуса, в котором размещены криоголовка и система экранов и панелей. Криогенные насосы относятся к
насосам конденсационного типа - откачка происходит за счет конденсации газов и паров поверхностью, охлажденной до сверхнизких (гелиевых) температур.
Система экранов и панелей, охлаждаемых криоголовкой, образует несколько ступеней откачки. Первая ступень (на входе насоса) охлаждается
до 60-100К служит для конденсации молекул водяного пара и тяжелых углеводородов. Вторая ступень охлаждается до 10-20К и предназначена для
конденсации молекул аргона, азота, кислорода и других газов. Для адсорбции газов, которые не переходят в твердую фазу используется активированный уголь.
Еще ниже располагается третья ступень откачки, содержащая гранулы углерода, адсорбирующие оставшиеся молекулы газа.
Криоголовка фактически является рефрижератором, обеспечивающим охлаждение гелия (на вход насоса от компрессора поступает гелий комнатной температуры),
и содержит камеры сжатия и теплообменники. Гелиевый компрессор присоединяется к криоголовке насоса посредством гибких металлических трубопроводов.
Насос оснащен датчиком давления и несколькими датчиками температуры.
давления
