Vakuumsystem för rena och pålitliga analytiska miljöer
Vakuumpumpar spelar en avgörande roll i många typer av analysinstrument genom att skapa rätt vakuumförhållanden som är nödvändiga för noggranna, precisa och tillförlitliga mätningar. Vakuumpumpar avlägsnar luft och andra gaser från instrumentkammare och vid provberedning genom att skapa en vakuummiljö som minskar potentiell störning från kvarvarande atmosfäriska gaser. Detta möjliggör detektion av signaler från de minsta proverna, vilket är avgörande för prestandan hos det breda spektrumet av analytiska tillämpningar.
Det finns flera typer av vakuumpumpar, från roterande lamell (RV och E2M), scroll och flerstegs roots primärpumpar (nXRi och nXLi) till turbomolekylära och jongetter sekundärpumpar som används i analysinstrument.
Primärpumpar tömmer till atmosfärstryck och uppnår tryck i låga och medelhöga vakuumnivåer; de kan använda olja eller vara "torra".
Sekundära pumpar, som uppnår höga och ultrahöga vakuumnivåer, kräver en stödjande primärpump. Typen av vakuumpump som används beror på de specifika kraven för den analytiska tillämpningen.
Alla våra vakuumpumpar och deras styrsystem utvecklas med ledande OEM:er inom området för analytiska instrument i åtanke.
I vissa fall, när en standardpump inte passar det tillgängliga utrymmet eller prestandakraven för din process, då vårt team för "Bespoke Product Development" (BPD) utvecklar en skräddarsydd vakuumlösning. Denna utvecklas i samarbete med dig, specifikt för din applikation.
Vakuumsystem för massespektrometri
Masspektrometri (MS) är en vetenskaplig teknik som används för att mäta massan och relativa mängder av atomer och molekyler i ett prov. I huvudsak kan det betraktas som en kemisk analysator. Först måste provet "joniseras", vilket kan göras med olika tekniker beroende på provtypen. Jonerna separeras sedan, återigen med den mest lämpliga metoden, enligt deras massa-till-laddningsförhållande. De detekteras sedan, och signalerna bearbetas slutligen för att ge det resulterande masspektrumet.
Masspektrometri har ett brett användningsområde, inklusive inom kemi, biologi, miljövetenskap, farmakologi och medicin. Det kan användas för att identifiera okända föreningar, kvantifiera mängder av specifika föreningar i ett prov samt hjälpa till att bestämma strukturen hos komplexa molekyler.
Noggrannheten och precisionen i masspektrometrimätningar är beroende av varierande vakuumnivåer. Vakuumpumpar avlägsnar kvarvarande gasmolekyler som kan störa mätprocessen och säkerställer därmed att masspektrometern fungerar inom önskade vakuumförhållanden.
Vanliga vakuumpumpstekniker för massespektrometri inkluderar:
Rotationskammar pumpar (RV och E2M)
Mekanismen för en oljetätad roterande lamellpump (RVP) består av ett set av glidande blad som hålls i en rotor som roterar excentriskt inom ett cylindriskt statorhus. När de oljesmorda bladen roterar med rotorn pressas de av centrifugalkraft mot väggen i statorhuset. Gas som kommer in i pumpen begränsas av bladen och komprimeras till en minskande volym tills den når pumpens utlopp, varifrån den släpps ut i atmosfären. En- eller tvåstegs RVP-pumpar används och ger olika sluttryck.
Flerstegs roots-pumpar (MSR) (nXRi och nXLi)
I sin enklaste form är en MSR en torr rotorpump som använder två motroterande sammanlänkade "lobformade" rotorer som roterar inom ett matchande profilerat statorhus. Gasen kommer in i den torra pumpen genom en inloppsfläns som är placerad vinkelrätt mot rotorerna och "isoleras" sedan mellan de snabbt roterande rotorerna (som snurrar i motsatta riktningar), komprimeras och matas vidare till nästa steg. Geometrin hos rotorerna skapar kompression och därmed producerar varje steg ett successivt högre tryck. En MSR-pump använder vanligtvis sju rotorsteg på gemensamma axlar, där avgassteget från en uppsättning är kopplat till inloppssteget på nästa och så vidare. Den komprimerade gasen släpps sedan ut i atmosfären via det sista, avgående steget.
Scrollpumpar
En torr scrollpump består av två samlindade spiralformade scrollgeometrier som är inneslutna i ett vakuumhus. En scrollform är fast medan den andra orbitalscrollen rör sig excentriskt utan att rotera, inuti den andra. Gas kommer in i den (yttre) öppna änden av spiralerna och när en av spiralerna orbitalsrör sig isoleras en mängd gas mellan scrollarna och "pressas och transporteras" mellan de två spiralerna. När denna isolerade "slug" av gas rör sig mot mitten av mekanismen minskar volymen den upptar och denna isolerade gasmängd komprimeras kontinuerligt tills den i mitten av huset trycks ut till atmosfärstryck via en backventil.
Turbomolekylära pumpar (TMP)
Dessa pumpar fungerar genom att använda turboblad med mycket hög rotationshastighet (i storleksordningen 1 000 Hz) för att avlägsna gasmolekyler från instrumentets vakuumkammare och in i pumpens inlopp. De används i stor utsträckning eftersom de kan skapa ett brett spektrum av vakuumnivåer som krävs, från 10-2 till 10-10 mbar, för de olika processer som används i ett instrument.
Skräddarsydda lösningar
OEM:er har ofta specifika krav, i vilket fall Edwards Bespoke Product Development (BPD)-grupp samutvecklar en vakuumlösning som passar kundens exakta behov.
Vakuumsystem för elektronmikroskopi
Forskare som arbetar med elektronmikroskop identifierar den minsta skalan av materia på jorden och kräver tysta, vibrationsfria och pålitliga vakuumpumpar.
Elektronmikroskop (EM) använder olika vakuumnivåer inom dem för att uppnå önskad prestanda. I fallet med elektrongeneratorn vid "källan" krävs en UHV-miljö för att förhindra skador på elektronkällan. Detta möjliggör också att elektronstrålen kan färdas från källan, genom elektronkolonnen och vidare till provet utan att spridas eller absorberas av kvarvarande gasmolekyler. Elektronstrålen interagerar sedan med provet och skapar signaler som detekteras och används för att producera en bild.
För att uppnå högupplösta bilder måste vakuumet i mikroskopkammaren vara av hög och jämn kvalitet, inklusive UHV-förhållanden i vissa fall, vilket kräver användning av vakuumpumpar.
Olika vakuumpumpsteknologier används inom elektronmikroskopi; de vanligaste är:
Beroende på var i mikroskopet vakuumpumpen används måste vibrationer från pumpen minimeras för att förhindra störningar i bilden. I vissa EM-konfigurationer (Environmental Scanning EM) måste pumparna kunna kontinuerligt pumpa en miljö av vattenånga på cirka 10 mbar-nivå.
Genom Gamma Vacuum-serien erbjuder vi nu jon-, titan-sublimerings- och icke-förångningsbara getterpumpar för att komplettera våra mekaniska pumpar. Detta fullbordar vårt produktsortiment för att leverera arbetstryck från atmosfärstryck till UHV, vilket möjliggör en verkligt komplett vakuumlösning.
Jongetterpumpar (IGP)
IGP:er, beroende på mängden och typerna av gaser som finns närvarande, kan generera vakuum från 10-6 ner till 10-12 mbar. I elektronmikroskop används de vanligtvis på elektronkolonnen där deras avsaknad av rörliga mekaniska delar innebär att de kan skapa vibrationsfria UHV-förhållanden.
Behöver sänkas till höga vakuumnivåer innan de slås på. Detta uppnås vanligtvis genom att använda en turbomolekylärpump i kombination med en backningspump (membran-, scroll- eller roterande lamellpump).
När önskad vakuumnivå (vanligtvis 10-6 mbar eller lägre) har uppnåtts kan IGP:n slås på.
IGP-vakuumpumpar finns i tre grundläggande typer:
Alla tre varianter består av en vakuumkammare, vars storlek varierar beroende på pumpens hastighet, en Conflat-fläns och en högspänningsgenomföring. Externt har de ett par ferritmagnetplattor kopplade med en bygel som genererar ett magnetfält på cirka 0,12 T.
Konventionella diodpumpar (CV)
CV-pumpen är bäst lämpad för applikationer som kräver att reaktiva gaser (såsom syre, väte, kolväten, kväve och vattenånga etc.) pumpas. Inuti innehåller den ett par titan-katodplattor som hålls på jordpotential och som "smörjer" en serie elektriskt isolerade anodrör i rostfritt stål. En hög spänning, vanligtvis 7 kV, appliceras på anodrören vilket orsakar att fria elektroner emitteras. Dessa elektroner rör sig i en spiralrörelse (orsakad av det magnetiska fältet) och kan slutligen träffa en gasmolekyl, slå bort en elektron och skapa en positivt laddad jon. Denna jon repellera sedan av de positivt laddade anodrören och dras till den jordade katodplattan där den träffar ytan med hög hastighet och en kemisk reaktion sker med titan-katodplattan. Sputtring av titan initieras också vilket bildar ett aktivt getterpumpande lager av titan.
Differentiell jon (DI) eller ädel diodpump
DI-getterpumpen har överlägsna pumpegenskaper för ädelgaser men förlorar något i kapacitet för pumpning av reaktiva gaser som en följd. Titanplåtarna ersätts av tantalplåtar. Gasmolekyler joniseras återigen genom elektronbombardemang, men när de accelererar och träffar tantal-anodplåtarna reflekteras de som högenergineutrala partiklar som sedan kombineras på ytor och slutligen getter-pumpas av sputtrat tantal.
Triodpump
Triode-vakuumpumpen har en något annorlunda bygg och anläggning. Här är rören jordade, och katodplåtarna ersätts av anodtitanremsor med en negativ högspänningspotential. Joner genereras på vanligt sätt och accelereras mot dessa remsor där de påverkar och frigörs som högenergineutrala partiklar som slutligen inbäddas i kammarväggarna och getterpumpas av sputtrat titan. Titanremsorna har skarpa kanter och eftersom de är på hög negativ potential är de benägna att utveckla "whiskers" som periodiskt kan orsaka "flash-over" vilket leder till viss elektrisk instabilitet över tid.
Vakuumsystem för handskboxar
Handskfack är slutna arbetsutrymmen för hantering av material i fullständig isolering, fria från syre eller fukt. För att uppnå denna isolering evakuerar vakuumpumpar den omgivande kvarvarande luften från handskfacket, som sedan spolas med en inert gas, såsom kväve eller argon, och förseglas. Den låga tryckmiljön som skapas av vakuumpumpen förhindrar att den yttre atmosfären tränger in i handskfacket.
Flera olika typer av vakuumpumpar som kan användas för handskboxar, inklusive membranpumpar, roterande lamellpumpar och scrollpumpar. Valet av pump beror på de specifika behoven i applikationen, såsom gasflödeshastigheter, vakuumnivå och underhållskrav.
Vakuumsystem för röntgendiffraktion (XRD)
XRD är en teknik som används för att analysera materialens struktur genom att undersöka hur de interagerar med röntgenstrålar. När röntgenstrålar riktas mot ett prov, diffrakteras de i ett specifikt mönster som kan analyseras för att bestämma provets kristallstruktur.
Vakuum används i XRD för att eliminera atmosfäriska molekyler, som kan sprida och absorbera röntgenstrålarna, vilket leder till minskade signal-till-brus-förhållanden och mindre noggranna data. Genom att avlägsna luftmolekyler och skapa ett vakuum kan röntgenstrålarna interagera med provet utan störningar, vilket resulterar i data av bättre kvalitet.
Vakuum används också i XRD för att minska provkontaminering. När provet exponeras för luft kan det bli förorenat av damm, vattenånga och andra luftburna partiklar, vilket kan störa diffraktionsmönstret. Genom att använda vakuum skyddas provet från dessa föroreningar, vilket resulterar i en mer noggrann analys.
För att skapa ett vakuum i ett XRD-instrument används en vakuumpump för att avlägsna luftmolekyler från provkammaren. Olika typer av vakuumpumpar, såsom roterande lamellpumpar, membranpumpar och turbomolekylpumpar, kan användas beroende på instrumentets och det analyserade provets specifika krav.
