När det kommer till högvakuumapplikationer är valet av en vakuumpump avgörande. Som leverantör av kemiska vakuumpumpar får jag ofta frågan om en kemisk vakuumpump kan användas för högvakuumapplikationer. I det här blogginlägget kommer jag att fördjupa mig i den här frågan och utforska kapaciteten, begränsningarna och lämpligheten hos kemiska vakuumpumpar i högvakuumscenarier.
Förstå högvakuumapplikationer
Högvakuumapplikationer kräver typiskt tryck i intervallet 10⁻3 till 10⁻⁹ mbar. Dessa tillämpningar är vanliga inom industrier som halvledartillverkning, analytisk instrumentering (t.ex. masspektrometri) och forskningslaboratorier. Vid halvledartillverkning är högvakuumförhållanden nödvändiga för processer som fysisk ångavsättning (PVD) och kemisk ångavsättning (CVD) för att säkerställa renheten och kvaliteten på de avsatta filmerna. Masspektrometrar förlitar sig också på högvakuummiljöer för att separera och detektera joner exakt.
Typer av kemiska vakuumpumpar
Kemiska vakuumpumpar finns i olika typer, alla med sina egna egenskaper och prestanda. Några av de vanliga typerna inkluderar vätskeringvakuumpumpar, roterande lamellvakuumpumpar och membranvakuumpumpar.
Vätskering Vakuumpumpar
Vätskeringvakuumpumpar används i stor utsträckning i kemiska och industriella tillämpningar. De fungerar genom att skapa en vätskering inuti pumphuset, som fungerar som en tätning och komprimerar gasen. Vårt företag erbjuder en rad vätskeringvakuumpumpar, såsom2BE3 stor vätskering vakuumpump,2BE1 vätskeringvakuumpump, och2BED 2-stegs vätskeringvakuumpump. Dessa pumpar är kända för sin enkelhet, tillförlitlighet och förmåga att hantera korrosiva och våta gaser.
Emellertid är vätskeringvakuumpumpar i allmänhet inte lämpliga för högvakuumapplikationer. De kan vanligtvis uppnå sluttryck i intervallet 30 till 100 mbar, vilket är långt ifrån det högvakuumintervall som krävs för de flesta avancerade applikationer. Den huvudsakliga begränsningen är tätningsvätskans ångtryck. När trycket inuti pumpen minskar blir vätskans ångtryck betydande, vilket hindrar pumpen från att uppnå lägre tryck.
Roterande lamellvakuumpumpar
Roterande lamellvakuumpumpar är en annan typ av kemisk vakuumpump. De fungerar genom att använda roterande skovlar för att fånga och komprimera gas. Dessa pumpar kan uppnå lägre tryck jämfört med vätskeringvakuumpumpar, vanligtvis i intervallet 10⁻² till 10⁻³ mbar. Vakuumpumpar med roterande skovlar är lämpliga för tillämpningar som kräver medium-vakuumförhållanden, såsom frystorkning och vakuumdestillation.
Även om vakuumpumpar med roterande skovlar kan komma närmare högvakuumområdet än vätskeringvakuumpumpar, står de fortfarande inför utmaningar när det gäller att uppnå de ultrahöga vakuumnivåerna som krävs för vissa applikationer. Huvudproblemen inkluderar läckage runt bladen och förekomsten av oljeånga, som kan förorena vakuummiljön.
Diafragma vakuumpumpar
Diafragmavakuumpumpar är en vakuumpump av torr typ som använder ett flexibelt membran för att skapa ett vakuum. De är oljefria, vilket gör dem lämpliga för applikationer där oljeförorening är ett problem, såsom inom läkemedels- och livsmedelsindustrin. Membranvakuumpumpar kan uppnå tryck i intervallet 1 till 100 mbar, beroende på design och antal steg.
I likhet med andra kemiska vakuumpumpar används membranvakuumpumpar vanligtvis inte för högvakuumapplikationer. Deras prestanda begränsas av den mekaniska designen och flexibiliteten hos membranet, vilket begränsar deras förmåga att uppnå mycket låga tryck.
När kemiska vakuumpumpar kan ingå i högvakuumsystem
Även om kemiska vakuumpumpar ensamma kanske inte är lämpliga för högvakuumapplikationer, kan de spela en viktig roll i högvakuumsystem som stödpumpar. En stödpump används för att förevakuera systemet till en medelvakuumnivå innan en högvakuumpump, såsom en turbomolekylär pump eller en jonpump, tar över för att uppnå de slutliga högvakuumförhållandena.
Till exempel kan en roterande lamellvakuumpump användas som en stödpump för en turbomolekylär pump. Den roterande skovelpumpen minskar först trycket i systemet från atmosfärstryck till några millibar, och sedan minskar turbomolekylärpumpen trycket ytterligare till högvakuumområdet. Denna kombination möjliggör ett mer effektivt och kostnadseffektivt högvakuumsystem.
Faktorer att tänka på för högvakuumapplikationer
När du överväger en vakuumpump för högvakuumapplikationer måste flera faktorer beaktas:
Yttersta trycket
Det slutliga trycket är det lägsta tryck som pumpen kan uppnå. För högvakuumapplikationer bör sluttrycket ligga inom intervallet 10⁻³ till 10⁻⁹ mbar, beroende på applikationens specifika krav.
Pumphastighet
Pumphastigheten är volymen gas som pumpen kan ta bort från systemet per tidsenhet. Det är en viktig faktor för att avgöra hur snabbt systemet kan nå önskad vakuumnivå. Högre pumphastigheter krävs i allmänhet för större system eller applikationer som involverar kontinuerligt gasflöde.
Förorening
Kontaminering är ett stort problem i högvakuumapplikationer. Oljefria pumpar är att föredra för att undvika förorening av oljeångor, och materialen som används i pumpkonstruktionen bör vara kompatibla med processgasen för att förhindra kemiska reaktioner och kontaminering.
Underhåll och pålitlighet
Högvakuumsystem kräver ofta kontinuerlig drift, så tillförlitligheten och enkel underhåll av vakuumpumpen är avgörande. Pumpar med enkel design och färre rörliga delar är generellt sett mer pålitliga och lättare att underhålla.
Slutsats
Sammanfattningsvis, medan kemiska vakuumpumpar som vätskering-, roterande skovel- och membranvakuumpumpar har sina egna fördelar och används i stor utsträckning i kemiska och industriella tillämpningar, är de i allmänhet inte lämpliga för högvakuumapplikationer på egen hand. De kan dock användas som stödpumpar i högvakuumsystem för att förevakuera systemet och förbättra vakuumprocessens totala effektivitet.
Om du är involverad i högvakuumapplikationer och letar efter en lämplig vakuumpumplösning finns vi här för att hjälpa dig. Vårt team av experter kan ge dig detaljerad information och vägledning om att välja rätt vakuumpump för dina specifika behov. Oavsett om du behöver en stödpump eller ett komplett högvakuumsystem har vi produkterna och expertis för att möta dina krav. Kontakta oss idag för att starta en diskussion om dina vakuumpumpningsbehov och utforska de bästa lösningarna för din applikation.
Referenser
- "Vacuum Technology Handbook" av O'Hanlon, JF
- "Fundamentals of Vacuum Physics" av Redhead, PA, Hobson, JP och Kornelsen, EV
- Tillverkarens datablad för 2BE3, 2BE1 och 2BED vätskeringvakuumpumpar.
