Vákuumrendszerek tiszta és megbízható analitikai környezetekhez
A vákuumszivattyúk kulcsfontosságú szerepet játszanak számos analitikai műszerben azáltal, hogy megfelelő vákuumkörülményeket teremtenek, amelyek a pontos, precíz és megbízható mérésekhez szükségesek. A vákuumszivattyúk eltávolítják a levegőt és az egyéb gázokat a műszerkamrákból és a minta-előkészítés során, olyan vákuumkörnyezet létrehozásával, amely csökkenti a maradék légköri gázok által okozott potenciális interferenciát. Ez lehetővé teszi a legkisebb mintákból érkező jelek észlelését, ami kulcsfontosságú az analitikai alkalmazások széles körének teljesítményéhez.
Számos típusú vákuumszivattyú létezik, a forgólapátos szivattyúktól (RV és E2M ), a csigás és többfokozatú Roots-szivattyúktól ( nXRi és nXLi ) az analitikai műszerekben használt turbomolekuláris és iongyűjtő másodlagos szivattyúkig.
Az elsődleges szivattyúk légköri nyomásra fújnak, és alacsony és közepes vákuumszinten érik el a nyomást; olajat használhatnak vagy „szárazak” lehetnek.
A nagy és ultramagas vákuumszintet elérő másodlagos szivattyúkhoz támogató elsődleges szivattyú szükséges. A használt vákuumszivattyú típusa az analitikai alkalmazás speciális követelményeitől függ.
Minden vákuumszivattyúnkat és azok vezérlőit az analitikai műszerek terén vezető OEM-ek szem előtt tartásával fejlesztettük ki.
Bizonyos esetekben, amikor egy kész szivattyú nem felel meg a rendelkezésre álló helynek vagy a folyamat teljesítménykövetelményeinek, akkor a „Személyre szabott termékfejlesztési” (BPD) csapatunk személyre szabott vákuummegoldást fejleszt ki. Ezt Önnel együtt tervezzük meg, kifejezetten az Ön alkalmazásához.
Vákuumrendszerek tömegspektrometriához
A tömegspektrometria (MS) a mintában lévő atomok és molekulák tömegének és relatív mennyiségének mérésére szolgáló tudományos technika. Lényegében vegyi analizátornak tekinthető. Először is a mintát „ionizálni” kell, ami a minta típusától függően különböző technikákkal végezhető el. Az ionokat ezután ismét a legmegfelelőbb módszerrel választják szét a tömeg-töltés arányuknak megfelelően. Ezeket ezután észlelik, és a jeleket végül feldolgozzák, hogy az eredményül kapott tömegspektrumot kapják.
A tömegspektrometria alkalmazási területei széles körűek, többek között a kémia, a biológia, a környezettudomány, a farmakológia és az orvostudomány területén. Használható ismeretlen vegyületek azonosítására, meghatározott vegyületek mennyiségének meghatározására a mintában, valamint a komplex molekulák szerkezetének meghatározására.
A tömegspektrometriás mérések pontossága és precizitása a különböző vákuumszintektől függ. A vákuumszivattyúk eltávolítják a maradék gázmolekulákat, amelyek zavarhatják a mérési folyamatot, így biztosítva, hogy a tömegspektrométer a kívánt vákuumkörülmények között működjön.
A tömegspektrometria gyakori vákuumszivattyú-technológiái a következők:
Forgólapátos szivattyúk (RV és E2M)
Az olajtömítésű forgólapátos szivattyúk (RVP) mechanizmusa egy forgórészben elhelyezett csúszólapátokból áll, amelyek egy hengeres állórészházban excentrikusan forognak. Miközben az olajkenésű lapátok a forgórésszel együtt forognak, a centrifugális erő a centrifugális erő hatására az állórészház falára nyomja őket. A szivattyúba belépő gázt a forgólapátok zárják el, és csökkentett térfogatúra sűrítik, amíg el nem éri a szivattyúkimenetet, miután kiengedik a légkörbe. Egy- vagy kétfokozatú RVP-ket használnak, amelyek különböző végnyomásokat biztosítanak.
Többfokozatú Roots-szivattyúk (MSR) (nXRi és nXLi)
Legegyszerűbb formájában az MSR egy száraz Roots-szivattyú, amely két ellentétes irányban forgó, egymással összekapcsolt „lapátos” rotort alkalmaz, amelyek egy illeszkedő profilú állórészházban forognak. A gáz a rotorokra merőlegesen elhelyezett bemeneti karimán keresztül jut be a száraz szivattyúba, majd a gyorsan forgó rotorok (amelyek ellentétes irányban forognak) között „elválasztásra” kerül, sűrítésre kerül, majd a következő fokozatba kerül. A forgórészek geometriája kompressziót hoz létre, ezért minden fokozat fokozatosan nagyobb nyomást hoz létre. Az MSR szivattyúk jellemzően hét rotorfokozatot használnak közös tengelyeken, az egyik készlet kimeneti fázisa a következő bemeneti fázisához csatlakozik, stb. A sűrített gáz ezután a végső kimeneti fázison keresztül távozik a légkörbe.
Scroll szivattyúk
A száraz csigás szivattyú két tekercselt spirál geometriából áll, amelyek egy vákuumházban találhatók. Az egyik csiga rögzített, míg a másik forgó csiga excentrikusan, forgás nélkül mozog, a másikon belül. A gáz belép a spirálok (külső) nyitott végébe, és ahogy az egyik spirál forog, egy gázmennyiség elszigetelődik a csigák között, és a két spirál között „összenyomódik és továbbítódik”. Mivel ez az elszigetelt „gázcsapda” a mechanizmus közepe felé mozog, csökken a benne lévő térfogat, és így ez az elszigetelt gázmennyiség folyamatosan sűrítésre kerül, amíg a ház közepén egy visszacsapó szelepen keresztül légköri nyomásra nem kerül.
Turbomolekuláris szivattyúk (TMP)
Ezek a szivattyúk nagyon nagy fordulatszámú (1000 Hz körüli) turbinalapátokat használnak a gázmolekulák eltávolítására a műszer vákuumkamrájából és a szivattyú bemenetébe. Széles körben használják őket, mert a műszerben alkalmazott különböző folyamatokhoz szükséges vákuumszintek széles tartományát képesek létrehozni, 10 -2 és 10 -10 mbar között.
Testreszabott megoldások
Az OEM-eknek gyakran vannak speciális követelményeik, ebben az esetben az Edwards Testreszabott Termékfejlesztési (BPD) csoportja együttműködik az ügyfél pontos igényeinek megfelelő vákuummegoldás megtervezésében.
Vákuumrendszerek elektronmikroszkópiához
Az elektronmikroszkópokkal dolgozó tudósok azonosítják a legkisebb méretű anyagot a Földön, és csendes, rezgésmentes és megbízható vákuumszivattyúkra van szükségük.
Az elektronmikroszkópokban (EM) a kívánt teljesítmény eléréséhez különböző vákuumszinteket alkalmaznak. A „forrásnál” lévő elektronpisztoly esetében UHV-környezet szükséges az elektronforrás károsodásának megelőzése érdekében. Ez azt is lehetővé teszi, hogy az elektronsugár a forrástól az elektronoszlopon keresztül a mintához jusson anélkül, hogy a maradék gázmolekulák elszórnák vagy elnyelnék azt. Az elektronsugár ezután kölcsönhatásba lép a mintával, és olyan jeleket hoz létre, amelyek észlelhetők, és képet hoznak létre.
A nagy felbontású képek eléréséhez a mikroszkópkamrában a vákuumnak magas és egyenletes minőségűnek kell lennie, beleértve bizonyos esetekben az UHV-környezetet is, ezért vákuumszivattyúk használatára van szükség.
Az elektronmikroszkópiában különböző vákuumszivattyú-technológiákat alkalmaznak; ezek a leggyakoribbak:
- forgólapátos szivattyúk,
- membránszivattyúk,
- csigás szivattyúk,
- turbomolekuláris szivattyú
- és ionszivattyúk.
Attól függően, hogy a mikroszkópban hol használják a vákuumszivattyút, a képzavarok elkerülése érdekében minimálisra kell csökkenteni a szivattyútól érkező vibrációt. Bizonyos EM konfigurációkban (Environmental Scanning EM) a szivattyúknak képesnek kell lenniük vízgőz folyamatos szivattyúzására ~10 mbar szinten.
A Gamma Vacuum termékcsaládon keresztül mostantól ionos, titán szublimációs és nem párolgatható getter szivattyúkat kínálunk mechanikus szivattyúink kiegészítésére. Ez teszi teljessé termékkínálatunkat, amely az atmoszférikustól az UHV-ig terjedő üzemi nyomást biztosítja, valóban teljes körű vákuummegoldásokat kínálva.
Iongyűjtő szivattyúk (IGP)
Az IGP-k a jelen lévő gázok mennyiségétől és típusától függően 10-6 és 10-12 mbar közötti vákuumot hozhatnak létre. Az elektronmikroszkópokban jellemzően az elektronoszlopon használják őket, ahol a mozgó mechanikus alkatrészek hiánya azt jelenti, hogy rezgésmentes UHV körülményeket tudnak létrehozni.
Bekapcsolás előtt nagy vákuumszintre kell csökkenteni. Ezt általában egy turbómolekuláris szivattyú és egy elővákuum-szivattyú (membrán-, csiga- vagy forgólapátos) együttes használatával érik el.
A kívánt vákuumszint (általában 10-6 mbar vagy annál kisebb) elérése után az IGP bekapcsolható.
Az IGP vákuumszivattyúk három alapvető típusban kaphatók:
Mindhárom változat egy vákuumkamrából, amelynek mérete a szivattyú fordulatszámától függ, egy Conflat karimából és egy nagyfeszültségű átvezetésből áll. Kívül egy ferrit mágneslemezpár van összekapcsolva egy villa segítségével, amely 0,12 T tartományú mágneses mezőt hoz létre.
Hagyományos dióda (CV) szivattyúk
A CV szivattyú a legjobban olyan alkalmazásokhoz alkalmas, amelyek reaktív gázokat igényelnek (például oxigén, hidrogén, szénhidrogének, nitrogén és vízgőz stb.). működtetni. Belsejében egy pár titán katódlemez található, amelyek a földpotenciálon tartják, és elektromosan szigetelt rozsdamentes acél anódcsövek sorozatát „szendvicsbe foglalják”. Az anódcsövekre nagy, jellemzően 7 kV-os feszültség kerül, ami szabad elektronok kibocsátását okozza. Ezek az elektronok spirális mozgásban haladnak (a mágneses mező által okozva), és végül eltalálhatnak egy gázmolekulát, amely leüti az elektront, és pozitív töltésű iont hoz létre. Ezt az iont ezután a pozitív töltöttségű anódcsövek eltávolítják, és a földelt katódlemezre vonzzák, ahol nagy sebességgel ütközik a felületre, ahol kémiai reakcióba lép a titán katódlemezzel. Ezenkívül megkezdődik a titán fémbevonatolása is, amely a titán aktív getter-szivattyúrétegét képezi.
Differenciális ionos (DI) vagy nemesdiódás szivattyú
A DI-gyűjtőszivattyú kiváló nemesgáz-szivattyúzási képességekkel rendelkezik, de ennek következtében elveszíti a reaktív gázok szivattyúzását. A titánlemezeket tantállemezek váltják fel. A gázmolekulák újra ionizálódnak az elektronbombázással, de amikor felgyorsulnak és eltalálják a tantál anódlemezeket, nagy energiájú semleges anyagokként tükröződnek vissza, amelyek ezután összekapcsolódnak a felületeken, és végül a fröccsöntött tantál szivattyúzza őket.
Triód szivattyú
A Triode vákuumszivattyú kissé eltérő felépítésű. Itt a csövek földelésre kerülnek, és a katódlemezeket negatív nagyfeszültségű anód titáncsíkok helyettesítik. Az ionok a szokásos módon keletkeznek, és felgyorsulnak ezek felé a csíkok felé, ahol ütköznek, és kibocsátásra kerülnek, mivel a nagy energiájú semleges anyagok végül beágyazzák magukat a kamrafalakba, és a fémbevonatos titánból kiszivattyúzzák őket. A titáncsíkok éles szélekkel rendelkeznek, és mivel nagy negatív potenciállal rendelkeznek, hajlamosak a „fésűk” kialakulására, amelyek időről időre „átvillannak”, ami bizonyos elektromos instabilitást okoz.
Vákuumrendszerek kesztyűtartókhoz
A kesztyűtartók zárt munkaterületek az anyagok teljes mértékben elszigetelt, oxigéntől és nedvességtől mentes kezeléséhez. Ennek elérése érdekében a vákuumszivattyúk kiürítik a környezeti maradék levegőt a kesztyűtartóból, amelyet ezután inert gázzal, például nitrogénnel vagy argonnal átöblítenek, és lezárnak. A vákuumszivattyú által létrehozott kisnyomású környezet megakadályozza, hogy a külső légkör bejusson a kesztyűtartóba.
Számos különböző típusú vákuumszivattyú használható kesztyűtartókban, beleértve a membránszivattyúkat, forgólapátos szivattyúkat és csigás szivattyúkat. A szivattyú kiválasztása az alkalmazás speciális igényeitől függ, például a gázáramlási sebességektől, a vákuumszinttől és a karbantartási követelményektől.
Vákuumrendszerek röntgendiffrakcióhoz (XRD)
Az XRD egy olyan technika, amelyet az anyagok szerkezetének elemzésére használnak a röntgensugárzással való kölcsönhatásuk vizsgálatával. Amikor a röntgensugarak egy mintára irányulnak, akkor egy adott minta szerint diffrakcióra kerülnek, amely a minta kristályszerkezetének meghatározása érdekében elemezhető.
A vákuumot az XRD-ben használják a légköri molekulák eltávolítására, amelyek szétszórhatják és elnyelhetik a röntgensugarakat, ami csökkenti a jel-zaj arányt és kevésbé pontos adatokat eredményez. A levegőmolekulák eltávolításával és a vákuum létrehozásával a röntgensugárzás interferencia nélkül léphet kapcsolatba a mintával, ami jobb minőségű adatokat eredményez.
A vákuumot az XRD-ben is használják a mintaszennyeződés csökkentésére. Amikor a minta levegőnek van kitéve, szennyeződhet porral, vízgőzzel és egyéb levegőben szálló részecskékkel, amelyek zavarhatják a diffrakciós mintázatot. A vákuum alkalmazásával a minta védve van ezektől a szennyeződésektől, ami pontosabb elemzést eredményez.
Az XRD műszerben a vákuum létrehozásához egy vákuumszivattyút használnak a levegőmolekulák eltávolítására a mintakamrából. Különböző típusú vákuumszivattyúk, például forgólapátos szivattyúk, membránszivattyúk és turbomolekuláris szivattyúk használhatók a műszer specifikus követelményeitől és az elemzendő mintától függően.
