Een cryopomp is een vacuümpomp die een laag temperatuuroppervlak gebruikt om gas te condenseren, ook wel condenspomp genoemd. De cryopomp kan een schoon vacuüm verkrijgen met de hoogste pompsnelheid en de laagste einddruk, en wordt veel gebruikt bij het onderzoek en de productie van halfgeleiders en geïntegreerde schakelingen, evenals bij onderzoek naar moleculaire bundels, vacuümcoatingapparatuur, instrumenten voor vacuümoppervlakanalyse, ionen implantatoren en ruimtesimulatieapparaten, enz. aspect.
pompprincipe:
In de cryopomp bevindt zich een koude plaat die door vloeibaar helium of een koelkast tot een zeer lage temperatuur wordt gekoeld. Het condenseert het gas en houdt de dampdruk van het condensaat onder de uiteindelijke druk van de pomp, om zo het pompeffect te bereiken. De belangrijkste functies van pompen bij lage temperatuur zijn condensatie bij lage temperatuur, adsorptie bij lage temperatuur en opvang bij lage temperatuur.
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.
Als de dampdruk van waterstof gelijk is aan de atmosferische druk bij 20K, is de evenwichtsdruk van adsorptie lager dan Pa bij absorptie van waterstof met 20K actieve kool. Dit maakt het mogelijk om bij hogere temperaturen te pompen door middel van cryogene adsorptie.
③Cryogenic trapping: Gas molecules that cannot be condensed at the extraction temperature are buried and adsorbed by the growing layer of condensable gas.
Over het algemeen is de uiteindelijke druk van de pomp de dampdruk van het gecondenseerde gas bij de temperatuur van de koude plaat. Als de temperatuur 120K is, is de dampdruk van water al lager dan Pa. Bij een temperatuur van 20K, behalve helium, neon en waterstof, zijn de dampdrukken van andere gassen ook lager dan Pa.
Door de verschillende temperaturen van de verpompte container en de cryogene koude plaat is de uiteindelijke druk van de pomp echter hoger dan de dampdruk van het condensaat.
Voor een vat op kamertemperatuur, met een cryopaneel van 20K, is de uiteindelijke druk van de pomp ongeveer 4 keer de dampdruk van het condensaat.