5. Геттерные насосы

• Используют химическую реакцию для связывания газов.

• Принцип работы:

  • Газ реагирует с активными металлами (титан, цирконий), образуя неактивные соединения.

• Диапазон давления: 10^{-9} – 10^{-12} Торр.

• Преимущества:

  • Высокая эффективность для откачки остаточных газов.

• Недостатки:

  • Ограниченный ресурс активного вещества.

Комбинированные вакуумные системы

Для достижения сверхвысокого вакуума часто используются комбинации насосов:

• Форвакуумный насос + турбомолекулярный насос.

• Форвакуумный насос + диффузионный насос + ионный насос.

• Криогенный насос + геттерные насосы.

Факторы выбора насоса

1. Диапазон давления: выбирается в зависимости от конечного уровня вакуума.

2. Скорость откачки: зависит от объёма вакуумной камеры.

3. Химический состав газа: некоторые насосы неэффективны для определённых газов.

4. Чистота вакуума: критична в микроэлектронике и научных исследованиях.

Применение насосов высокого и сверхвысокого вакуума

1. Научные исследования:

   • Физика высоких энергий, ускорители частиц.

2. Микроэлектроника:

   • Производство полупроводников и микрочипов.

3. Металлургия:

   • Вакуумное плавление, нанесение покрытий.

4. Космическая техника:

   • Симуляция условий космоса.

5. Медицина:

   • Электронные микроскопы, лазерные системы.

Эти насосы обеспечивают оптимальные условия для работы сложных установок, требующих глубокого вакуума.

средний вакуум: от 133,3 Па до 0,1333 Па;

высокий вакуум: от 0,1 Па до 10^-5 Па;

сверхвысокий вакуум: от 10^-5 Па.

Турбомолекулярный насос — один из видов вакуумных насосов, служащий для создания и поддержки высокого вакуума. Действие турбомолекулярного насоса основано на сообщении молекулам откачиваемого газа дополнительной скорости в направлении откачки вращающимся ротором. Ротор состоит из системы дисков. Вакуум, создаваемый турбомолекулярным насосом, — от 10 ⁻² Па до 10⁻⁸ Па (10⁻¹⁰ мбар; 7,5 ⁻¹¹ мм рт ст). Скорость вращения ротора — десятки тысяч оборотов в минуту. Для работы требует применения форвакуумного насоса.

Турбомолекулярные насосы (ТМН) позволяют получать средний, высокий и сверхвысокий вакуум с остаточными газами, молекулярная масса которых меньше 44.

ТМН представляет собой многоступенчатый осевой компрессор, роторные и статорные ступени которого снабжены плоскими наклонными каналами вдоль радиуса лопатками. При вращении роторных ступеней с высокой скоростью происходит откачка молекул газа из-за их различной вероятности перехода через наклонные каналы ступеней в прямом и обратном направлениях.

ТМН рассчитан на работу в условиях молекулярного режима течения газа. Для обеспечения работоспособности ТМН необходимо обеспечить на выходе из его последней ступени молекулярный режим течения газа любым насосом предварительного разрежения (форвакуумным насосом) с выхлопом в атмосферу.

Молекулярный насос (МН) состоит из молекулярных ступеней, установленных на одном роторе. Для обеспечения его работоспособности возможно применение форвакуумного насоса (в зависимости от конструкций ступеней МН).

Гибридный ТМН (ГТМН) содержит первые ступени от турбомолекулярного насоса, а последние ступени от молекулярного насоса. Роторные ступени ГТМН закреплены на общем валу. Назначение молекулярных ступеней — обеспечить нормальную работу последним ступеням ТМН при повышении давления на входе в ТМН, а также возможность применения более дешёвых одноступенчатых форвакуумных насосов с большим предельным давлением

ВАКУУМНЫЕ НАСОСЫ ВЫСОКОГО ВАКУУМА

Создание высокого вакуума, как правило, происходит с использованием нескольких насосов, среди которых форвакуумная и высоковакуумная установка. Форвакуумный насос, представленный одним из объёмных агрегатов, выполняет предварительное разряжение, откачивая до 97% газов, а высоковакуумный насос выполняет остальную работу, достигая предельных значений.

В качестве насосов высокого вакуума могут применяться:

• турбомолекулярные;

• диффузионные;

• ионные;

ТУРБОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ НАСОСЫ

Турбомолекулярные насосы значительно отчаются от других насосов высокого давления. Они способны самостоятельно создавать высокий вакуум, поскольку имеют механический принцип работы. Установки действуют в диапазоне 10-2 – 10-8 Па. Основной рабочий механизм представлен статором и ротором с дисками, которые расположены под определённым углом.

Молекулы газовой смести, находясь в турбомолекулярном насосе, значительно увеличивают скорость передвижения за счёт сталкивания между собой. Ротор вращается со скоростью, которая превышает 10 000 оборотов, что и является основной причиной создания высокого давления.