¿Cómo funciona una criobomba?

Una bomba de vacío que utiliza superficies de baja temperatura para condensar gas también se llama bomba de condensación. Las bombas criogénicas son las bombas de vacío con la presión final más baja y la mayor velocidad de bombeo para obtener un vacío limpio. Se utilizan ampliamente en la investigación y producción de semiconductores y circuitos integrados, así como en la investigación de haces moleculares, equipos de recubrimiento al vacío y análisis de superficies al vacío. instrumentos, implantadores de iones y dispositivos de simulación espacial, etc.

Principio de bombeo Hay una placa fría en la criobomba que se enfría a temperaturas extremadamente bajas mediante helio líquido o un refrigerador. Condensa el gas y mantiene la presión de vapor del condensado por debajo de la presión máxima de la bomba, logrando así el efecto de bombeo. Las funciones principales de la extracción de aire a baja temperatura son la condensación a baja temperatura, la adsorción a baja temperatura y la captura a baja temperatura. ① Condensación a baja temperatura: las moléculas de gas se condensan en la superficie de la placa fría o en la capa de gas condensado, y su presión de equilibrio es básicamente igual a la presión de vapor del condensado. Al bombear aire, la temperatura de la placa fría debe ser inferior a 25 K; al bombear hidrógeno, la temperatura de la placa fría debe ser inferior. El espesor de la capa de condensación del escape de condensación a baja temperatura puede alcanzar unos 10 mm. ② Adsorción a baja temperatura: las moléculas de gas se adsorben en la superficie del adsorbente recubierto en la placa fría con un espesor de capa de una sola molécula (del orden de 10-8 cm). La presión de equilibrio de adsorción es mucho menor que la presión de vapor a la misma temperatura. Por ejemplo, a 20 K, la presión de vapor del hidrógeno es igual a la presión atmosférica. Cuando se utiliza carbón activado para absorber hidrógeno a 20 K, la presión de equilibrio de adsorción es inferior a 10-8 Pa. Esto hace posible bombear aire mediante adsorción criogénica a temperaturas más altas. ③ Captura a baja temperatura: las moléculas de gas que no se pueden condensar a la temperatura de bombeo son enterradas y adsorbidas por la creciente capa de gas condensable.

En términos generales, la presión máxima de la bomba es la presión de vapor del gas condensado a la temperatura de la placa fría. Cuando la temperatura es de 120 K, la presión de vapor del agua es inferior a 10-8 Pa. Cuando la temperatura es de 20 K, excepto el helio, el neón y el hidrógeno, la presión de vapor de otros gases también es inferior a 10-8 Pa. Sin embargo, debido a la diferencia de temperatura entre el recipiente bombeado y la placa fría de baja temperatura, la presión máxima de la bomba es mayor que la presión de vapor del condensado. Para contenedores a temperatura ambiente, cuando la placa criogénica es de 20 K, la presión máxima de la bomba es aproximadamente 4 veces la presión de vapor del condensado.