Vakuumsystemer til rene og pålidelige analytiske miljøer
Vakuumpumper spiller en afgørende rolle i mange typer analytiske instrumenter ved at skabe de korrekte vakuumforhold, der er nødvendige for nøjagtige, præcise og pålidelige målinger. Vakuumpumper fjerner luft og andre gasser fra instrumentkamre og ved forberedelse af prøver ved at skabe et vakuummiljø, der reducerer potentiel interferens fra resterende atmosfæriske gasser. Dette gør det muligt at detektere signaler fra selv de mindste prøver, hvilket er afgørende for ydeevnen i en lang række analytiske applikationer.
Der findes flere typer vakuumpumper, lige fra lamelvakuumpumper (RV og E2M ), scroll- og flertrins rootspumper ( nXRi og nXLi ) til turbomolekylære og ion-getter sekundære pumper, der anvendes i analytiske instrumenter.
Primære pumper udstøder til atmosfærisk tryk og opnår tryk i lav- og middelvakuumniveauer. De kan bruge olie eller være "tørtløbende".
Sekundære pumper, der opnår høje og ultrahøje vakuumniveauer, kræver en understøttende primær pumpe. Den anvendte vakuumpumpetype afhænger af de specifikke krav til den analytiske applikation.
Alle vores vakuumpumper og deres styreenheder er udviklet med tanke på førende OEM'er inden for analytiske instrumenter.
I nogle tilfælde, hvor en standardpumpe ikke passer til den tilgængelige plads eller ydeevnekravene i din proces, vil vores "Bespoke Product Development"-team (BPD) udvikle en skræddersyet vakuumløsning. Denne er udviklet i samarbejde med dig, specifikt til din applikation.
Vakuumsystemer til massespektrometri
Massespektrometri (MS) er en videnskabelig teknik, der bruges til at måle masse og relative mængder af atomer og molekyler i en prøve. Det kan i bund og grund betragtes som en kemisk analysator. For det første skal prøven "ioniseres", hvilket kan gøres med forskellige teknikker afhængigt af prøvetypen. Ionerne separeres derefter igen ved hjælp af den mest hensigtsmæssige metode i henhold til deres masse/ladningsforhold. Derefter detekteres de, og signalerne behandles til sidst for at give det resulterende massespektrum.
Massespektrometri har en lang række anvendelsesområder, herunder inden for kemi, biologi, miljøvidenskab, farmakologi og medicin. Den kan bruges til at identificere ukendte forbindelser, til at kvantificere mængderne af specifikke forbindelser i en prøve og til at hjælpe med at bestemme strukturen af komplekse molekyler.
Nøjagtigheden og præcisionen af massespektrometrimålinger afhænger af varierende vakuumniveauer. Vakuumpumper fjerner resterende gasmolekyler, der kan forstyrre måleprocessen, og sikrer dermed, at massespektrometeret fungerer under de ønskede vakuumforhold.
Almindelige vakuumpumpeteknologier til massespektrometri omfatter:
Lamelpumper (RV og E2M)
Mekanismen i en olieforseglet lamelpumpe (RVP) består af et sæt glidelameller, der holdes i en rotor, der roterer excentrisk i et cylindrisk statorhus. Når de oliesmurte lameller roterer med rotoren, presser centrifugalkraften dem mod statorhusets væg ved hjælp af centrifugalkraft. Gas, der kommer ind i pumpen, holdes indelukket af lamellerne og komprimeres til en reducerende volumen, indtil den når pumpeudgangen, hvorefter den udledes til atmosfæren. Der anvendes et- eller totrins RVP'er, som giver forskellige sluttryk.
Flertrins Rootspumper (MSR) (nXRi og nXLi)
I sin enkleste form er en MSR en tør Roots-pumpe, der anvender to kontraroterende indbyrdes forbundne "lobed"-rotorer, der roterer i et statorhus med matchende profil. Gassen kommer ind i tørpumpen gennem en indsugningsflange, der er placeret vinkelret på rotorerne, og "isoleres" derefter mellem de hurtigt roterende rotorer (som roterer i modsatte retninger), komprimeres og ledes derefter til næste trin. Rotorernes geometri skaber kompression, og derfor producerer hvert trin et gradvist højere tryk. En MSR-pumpe anvender typisk syv rotortrin på fælles aksler. Udstødningstrinnet i det ene sæt er forbundet med indsugningstrinnet i det næste osv. Den komprimerede gas udledes derefter til atmosfæren via det sidste udstødningstrin.
Scrollpumper
En tør scrollpumpe består af to spiralformede scrollgeometrier, der er snoet sammen og er indeholdt i et vakuumhus. Den ene scroll er fastgjort, mens den anden roterende scroll bevæger sig excentrisk uden at rotere inden i den anden. Gas trænger ind i den (udvendige) åbne ende af spiralerne, og når en af spiralerne kredser, isoleres en mængde gas mellem spiralerne og "klemmes og transporteres" mellem de to spiraler. Efterhånden som denne isolerede "slug" af gas bevæger sig mod midten af mekanismen, reduceres den volumen, den optog, og som sådan komprimeres denne isolerede gasmængde kontinuerligt, indtil den i midten af huset udstødes til atmosfærisk tryk via en kontraventil.
Turbomolekylære pumper (TMP)
Disse pumper arbejder ved hjælp af turbinevinger med meget høj rotationshastighed (i størrelsesordenen 1.000 Hz) for at fjerne gasmolekyler fra instrumentets vakuumkammer og ind i pumpens indløb. De anvendes i vid udstrækning, fordi de kan skabe en lang række nødvendige vakuumniveauer fra 10 -2 til 10 -10 mbar til de forskellige processer, der anvendes i et instrument.
Kundetilpassede løsninger
OEM'er har ofte specifikke krav, hvor Edwards Bespoke Product Development (BPD)-gruppen er med til at udvikle en vakuumløsning, der passer præcis til kundens behov.
Vakuumsystemer til elektronmikroskopi
Forskere, der arbejder med elektronmikroskoper, identificerer den mindste mængde stof på jorden og har brug for støjsvage, vibrationsfri og pålidelige vakuumpumper.
Elektronmikroskoper (EM) anvender en række vakuumniveauer inden i dem for at opnå den ønskede ydeevne. I tilfælde af elektronpistolen ved "kilden" kræves der et UHV-miljø for at forhindre beskadigelse af elektronkilden. Dette gør det også muligt for elektronstrålen at bevæge sig fra kilden, gennem elektronsøjlen og videre til prøven uden at blive spredt eller absorberet af restgasmolekyler. Elektronstrålen interagerer derefter med prøven og skaber signaler, der detekteres og bruges til at producere et billede.
For at opnå billeder i høj opløsning skal vakuummet i mikroskopkammeret være af høj og ensartet kvalitet, herunder UHV-forhold i nogle tilfælde, hvilket kræver brug af vakuumpumper.
Forskellige vakuumpumpeteknologier anvendes i elektronmikroskopi. De mest almindelige er:
- lamelpumper
- membranpumper
- scrollpumper,
- turbomolekylære pumper
- og ionpumper.
Afhængigt af, hvor i mikroskopet vakuumpumpen anvendes, skal vibrationer fra pumpen minimeres for at forhindre billedforstyrrelser. I visse EM-konfigurationer (Environmental Scanning EM) skal pumperne være i stand til kontinuerligt at pumpe et miljø med vanddamp ved ~10 mbar-niveauet.
Gennem Gamma Vacuum-serien tilbyder vi nu ion-, titaniumsublimerings- og ikke-fordampningsbare getterpumper som supplement til vores mekaniske pumper. Dette fuldender vores sortiment af produkter, der leverer arbejdstryk fra atmosfærisk til UHV, hvilket giver et virkelig komplet vakuumløsningstilbud.
Ion Getter-pumper (IGP)
IGP'er kan, afhængigt af mængden og typerne af gasser, generere vakuum fra 10-6 ned til 10-12 mbar. I elektronmikroskoper anvendes de typisk på elektronsøjlen, hvor deres mangel på bevægelige mekaniske dele betyder, at de kan producere vibrationsfrie UHV-forhold.
Skal bringes ned til høje vakuumniveauer, før den tændes. Dette opnås normalt ved at bruge en turbomolekylær pumpe i kombination med en forpumpe (membran-, scroll- eller lamelpumpe).
Når det ønskede vakuumniveau (normalt 10-6 mbar eller mindre) er opnået, kan IGP'en tændes.
IGP vakuumpumper fås i tre grundlæggende typer:
Alle tre varianter består af et vakuumkammer, der varierer i størrelse afhængigt af pumpens hastighed, en Conflat-flange og en højspændingsgennemføring. Udvendigt har de et par ferritmagnetplader, der er forbundet med et åg, som danner et magnetfelt på 0,12 T.
Konventionelle diodepumper (CV)
CV-pumpen er bedst egnet til applikationer, der kræver reaktive gasser (såsom ilt, brint, kulbrinter, nitrogen og vanddamp osv.) pumpes op. Indvendigt indeholder den et par titaniumkatodeplader, der holdes på jordpotentiale, som "sandwicher" en række elektrisk isolerede anoderør i rustfrit stål. Der påføres en høj spænding, typisk 7 kV, på anoderørene, hvilket medfører, at der udsendes frie elektroner. Disse elektroner bevæger sig i en spiralbevægelse (forårsaget af magnetfeltet) og kan til sidst ramme et gasmolekyle, der slår en elektron af og skaber et positivt ladet ion. Dette ion afvises derefter af de positivt ladede anoderør og trækkes til den jordforbundne katodeplade, hvor det rammer overfladen med høj hastighed, hvor der finder en kemisk reaktion sted med titankatodepladen. Der igangsættes også sputtering af titanium, som danner et aktivt getterpumpelag af titanium.
Differentialion (DI) eller Noble Diode pumpe
DI-getterpumpen har uovertrufne egenskaber til pumpning af ædelgas, men mister som følge heraf en del reaktiv gaspumpning. Titaniumpladerne erstattes af tantalplader. Gasmolekyler ioniseres igen ved elektronbombardement, men når de accelererer og rammer tantalanodepladerne, reflekteres de som højenergineutrale, som derefter går videre til at kombinere sig på overflader og til sidst bliver getter-pumpet af sputteret tantal.
Triode pumpe
Triode-vakuumpumpen har en lidt anden konstruktion. Her jordforbindes rørene, og katodepladerne erstattes af anode-titaniumstrimler ved et negativt højspændingspotentiale. Ioner genereres på den sædvanlige måde og accelereres mod disse strimler, hvor de rammer og frigives som højenergineutraler, der til sidst indlejrer sig i kammervæggene og bliver getterpumpet af sputteret titanium. Titaniumstrimlerne har skarpe kanter, og da de har et højt negativt potentiale, er de tilbøjelige til at udvikle "whiskers", som periodisk kan "overflashe" og forårsage en vis elektrisk ustabilitet over tid.
Vakuumsystemer til handskerum
Handskebokse er de lukkede arbejdsområder til håndtering af materialer i fuldstændig isolering, fri for ilt eller fugt. For at opnå denne isolering evakuerer vakuumpumper den omgivende restluft fra handskerummet, som derefter renses med en inert gas, f.eks. kvælstof eller argon, og lukkes. Det lavtryksmiljø, der skabes af vakuumpumpen, forhindrer den eksterne atmosfære i at trænge ind i handskerummet.
Flere forskellige typer vakuumpumper, der kan anvendes til handskebokse, herunder membranpumper, lamelpumper og scrollpumper. Valget af pumpe afhænger af applikationens specifikke behov, såsom gasflowhastigheder, vakuumniveau og vedligeholdelseskrav.
Vakuumsystemer til røntgendiffraktion (XRD)
XRD er en teknik, der bruges til at analysere materialers struktur ved at undersøge, hvordan de interagerer med røntgenstråler. Når røntgenstråler rettes mod en prøve, diffrakteres de i et specifikt mønster, der kan analyseres for at bestemme prøvens krystalstruktur.
Vakuum bruges i XRD til at fjerne atmosfæriske molekyler, som kan sprede og absorbere røntgenstrålerne, hvilket fører til reducerede signal-til-støj-forhold og mindre nøjagtige data. Ved at fjerne luftmolekyler og skabe et vakuum kan røntgenstrålerne interagere med prøven uden interferens, hvilket resulterer i data af bedre kvalitet.
Vakuum bruges også i XRD til at reducere prøvekontaminering. Når prøven udsættes for luft, kan den blive kontamineret af støv, vanddamp og andre luftbårne partikler, som kan forstyrre diffraktionsmønsteret. Ved at bruge vakuum beskyttes prøven mod disse kontaminanter, hvilket resulterer i en mere nøjagtig analyse.
For at skabe et vakuum i et XRD-instrument bruges en vakuumpumpe til at fjerne luftmolekyler fra prøvekammeret. Forskellige typer vakuumpumper, såsom lamelpumper, membranpumper og turbomolekylære pumper, kan anvendes afhængigt af de specifikke krav til instrumentet og den prøve, der analyseres.
