Nei libri di testo della scienza del vuoto, nei corsi di formazione e nell'esperienza tramandata di generazione in generazione, ci viene insegnato che "tutti i collegamenti per il vuoto devono essere i più corti e larghi possibili". Ma cosa succede in caso contrario? Quali sono le conseguenze se non si rispetta questa indicazione?
Nella terminologia del vuoto, la conduttanza C tra due punti è definita come la produttività di gas Q (attraverso un componente) divisa per la caduta di pressione (ΔP), dove Pup è la pressione a monte del sistema e Pdown è la pressione a valle:
qui S è la velocità di pompaggio in un punto qualsiasi del sistema per vuoto.
I meccanismi del flusso di gas possono essere divisi in vari regimi: continuo (in cui prevalgono le collisioni tra molecole), molecolare (in cui prevalgono le collisioni tra pareti e molecole) e regime di flusso transitorio tra questi due regimi.
Questo è illustrato di seguito (per aria a 293 K) in cui la conduttanza di un tubo di 1 metro di lunghezza viene tracciata in corrispondenza di diversi diametri e pressioni, la conduttanza varia di 1/lunghezza in caso di tubi lunghi.
Conduttanza per 1 metro di lunghezza del tubo
In condizioni di flusso molecolare, la conduttanza è indipendente dalla pressione (qui <~ 0,01 mbar), in condizioni di conduttanza con flusso continuo è una funzione lineare della pressione (qui >~ 1 mbar), mentre in condizioni di flusso transitorio è una "combinazione" delle dipendenze estreme della pressione.
Possiamo spiegarlo osservando alcuni esempi.
Per aria a 293 K
1. Ingresso pompa 2. Ingresso prevuoto
Possiamo notare che a pressioni più elevate (in cui la conduttanza del tubo è più elevata) non vi è alcun effetto sulla velocità netta. La differenza percentuale, tuttavia, diventa più evidente a < 10 mbar (diminuzione del 50%), per poi diventare trascurabile solo alla pressione finale del sistema (con velocità netta zero).
Considerare un sistema con una pompa turbo-molecolare (TMP) collegata direttamente a una camera attraverso una valvola a saracinesca ISO100 (con conduttanza molecolare dichiarata relativamente elevata di circa 1.700 l/s). Il grafico seguente mostra la velocità netta del sistema (SUp) con un intervallo di velocità della pompa TMP (SDown); una piccola diminuzione della conduttanza in condizioni di flusso molecolare.
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