Nagyfeszültségű és ultranagyfeszültségű körülmények között végzett munka négy alapvető szabálya

A tisztázás érdekében a nyomástartomány:

• Az UHV-feltételek 10 ^-7 és 10 ^-12 mbar között vannak meghatározva,
• A nagyfeszültségű körülmények 10-3 és 10-7 mbar között vannak meghatározva. 

A HV fő alkalmazási területei közé tartoznak a kohászati folyamatok, a nukleáris fizika, az űrszimuláció és az analitikai műszerek. Másrészt az UHV-ket felületelemzésre használják a nagyenergia-fizikában és a molekuláris sugárepitaxiában (MBE). 

Ebben a blogban megvitatjuk a négy fő szempontot, amelyeket figyelembe kell venni, amikor nagyfeszültségű vagy ultranagyfeszültségű körülmények között dolgozik.

Mint minden vákuumrendszer esetében, a vákuumtényezőket és -tényezőket meghatározó és szabályozó megállapított szabványokat, szabályokat és protokollokat (például az ilyen vákuumszintek elérésének módját, a szivattyú beállítását, a biztonsági óvintézkedéseket, a mérési módszereket és a szivárgásészlelést) alaposan át kell vizsgálni és gyakran újra kell tervezni. 

Ezenkívül fel kell mérni a vákuumrendszer kialakítását, a felhasznált anyagokat és állapotát - és a következők segíthetnek hatékonyságuk javításában: 

• a kamra belső felületének minimalizálása
• csak belülről hegeszteni 
• alacsony deszorpciós/gázkibocsátási arányú anyagok használata
• az anyagok megfelelő előkezelése (pl. elektropolírozás)
• győződjön meg róla, hogy nincsenek belső rések vagy beszorult térfogatok (pl. menetes vakfurat)
• a tömítések, átvezetések stb. számának csökkentése 
• fémtömítések alkalmazásával

A tiszta, magas és ultramagas vákuumú környezetek létrehozásának és fenntartásának egyik fő kihívása a gáztalanítás kezelése.

A gáztalanítás alatt olyan gázok kibocsátását értjük, amelyek feloldódtak, beszorultak, adszorbeálódtak vagy elnyelődtek valamilyen anyagban.

Ez a jelenség akkor fordul elő, ha a szokásosan nem nedvszívó anyagok elegendő molekulát bocsátanak ki az ipari vagy tudományos vákuumtechnológiai folyamatok zavarásához. A nedvesség, a tömítőanyagok, a kenőanyagok és a ragasztók a leggyakoribb források, de még a fémek és az üvegek is gázokat bocsáthatnak ki repedésekből vagy szennyeződésekből. A felületek tisztítása vagy az egyes alkatrészek vagy a teljes szerelvény felmelegítése (a kisütésnek nevezett folyamat) eltávolíthatja az illékony anyagokat. 

A rendkívül magas vákuumszintek eléréséhez a teljes gázterhelésnek a lehető legalacsonyabbnak kell lennie. Ezért az anyagokból történő gáztalanításnak a lehető legkisebbnek kell lennie HV/UHV körülmények között. Ezenkívül a hatásos felületi területeket is minimálisra kell csökkenteni a gáztalanítás hatásának csökkentése érdekében, mivel minél nagyobb a felületi terület, annál nagyobb a gáztalanítás, és ezért annál nagyobb a nyomás a rendszerben.

A HV vagy UHV vákuumszintek hatékony eléréséhez előszivattyúra van szükség, amely feltölti a főszivattyút.

Míg az előszivattyúk olyan szintre csökkentik a nyomást, ahol a HV és az UHV szivattyúk biztonságosan átvehetik a feladatot, a különböző típusú vákuumszivattyúk párosítása az optimális teljesítmény érdekében nem mindig egyszerű.  

Minden egyes használati esetet és rendszerkövetelményt egyedinek kell tekinteni. A leghatékonyabb szivattyúkombináció kiválasztásához gondosan fel kell mérni a kritikus tényezőket és hatásokat.

Számos tényező befolyásolja a szivattyúk kiválasztását, többek között:

• Zaj/vibráció
• Költség (kezdeti és folyamatos)
• Szennyeződéstűrés
• Helymeghatározás
• Karbantartási terv
• Ütésállóság

De még akkor is, ha ezek az információk birtokában vannak, az a tény, hogy nincs egyetlen megoldás, mivel minden szivattyútípusnak megvannak a maga előnyei és hátrányai.  

Az előszivattyúk esetében többféle száraz szivattyú választható:

• Membránszivattyúk
• Scroll szivattyúk
• Többfokozatú Roots-szivattyúk
• Csavarszivattyúk

Annak a fő másodlagos szivattyúnak a kiválasztásához, amely képes HV és UHV körülményeket biztosítani a szükséges gyors leeresztés során, a következők közül választhat:

• Diffúziós szivattyúk
• Kriogén szivattyúk
• Ion Getter szivattyúk (IGP), nagyméretű TiTan ionszivattyúk, titán szublimációs szivattyúk (TSP), nem párolgatható getter (NEG) szivattyúk
• Turbomolekuláris szivattyúk (TMP)

Ezek mindegyike vákuumot hozhat létre a gázmolekulák gyors kiürítésével, illetve azok megkötésével vagy megkötésével. 

Mindegyik szivattyúnak megvannak a maga erősségei és gyengeségei.

A TMP-k kinetikus típusú szivattyúk, és könnyen kezelhetők.

• Kis karbantartásigényűek, szénhidrogénmentes működést biztosítanak, nem igényelnek regenerálást, és nagy szivattyúzási sebességgel működnek a HV és UHV tartományban. 
• Ugyanakkor vannak hátrányaik is, például a mozgó alkatrészek, amelyek rezgéseket hozhatnak létre. További problémák közé tartozik a könnyű gázok csökkentett szivattyúzási sebessége, valamint a mechanikai rázkódásokkal és a részecskeszennyeződésekkel szembeni érzékenység.

A szivattyúk következő kategóriája a felfogó típus, például az IGP, de ezeknek is megvannak a maga előnyei és hátrányai.

• A vibráció tekintetében jobbak a TMP-knél, mivel nincsenek mozgó alkatrészek, és szinte semmilyen karbantartást nem igényelnek. Ezenkívül 1e8 szürke fölötti sugárzásálló anyagokból készülnek, és a mágnesek eltávolításával 450 °C-ig süthetők, ami a nagynyomású rendszerek számára elengedhetetlen. 
• Az IGP-k elsődleges hátránya a nemesgázok kezelésekor jelentkező alacsony szivattyúzási hatékonyságuk, valamint a szivattyúzási sebesség csökkenése a HV- és UHV-alkalmazásokban. Ezenkívül gyakorlatilag nagyfeszültségre és mágneses mezőkre van szükségük, és nehézek. 

A vezetőképesség kritikus fontosságú a nagyfeszültségű és ultranagyfeszültségű körülmények között végzett munka során, pontosan azért, mert meghatározza, hogy egy vákuumrendszer vagy komponens mennyire könnyedén engedi át a gázt.

Sok szempontból a vezetőképesség az áramlási ellenállás „fordított” értéke.

A vezetőképesség meghatározás szerint két pont közötti gázáramlásra vonatkozik, amelyet az áramlást hajtó nyomásesés oszt el. Ezért a vezetőképességet leíró méretek megegyeznek a szivattyúzási sebességgel (térfogat/időegység), de a vezetőképesség egy olyan jelenség, amelyet általában a csővezetékek és nyílások leírására használnak, nem pedig a vákuumszivattyúra.  
 
Tudjon meg többet a vezetőképességről és arról, hogy a vákuumcsatlakozások hogyan befolyásolják azt

1. Hatékony vákuumrendszer létrehozása
   
2. Rendszeresen ellenőrizze a munkakörülményeket és a tisztaságot 
   
3. Válassza ki az alkalmazásának megfelelő vákuumszivattyút 
   
4. A vezetőképesség befolyásolásának figyelembevétele
   

Mindezeket a szempontokat figyelembe kell venni, amikor HV vagy UHV rendszert üzemeltetnek bármilyen alkalmazáshoz. Ez kulcsfontosságú lépés a vákuumrendszer optimális teljesítményének biztosítása és a kívánt HV és UHV feltételek elérése felé vezető úton.  

Szeretne többet megtudni arról, hogyan hozhatja ki a legtöbbet vákuumrendszeréből? Szeretne ajánlásokat kapni szakértői csapatunktól a vákuumszimulációhoz?