กฎพื้นฐานสี่ข้อสําหรับการทํางานภายใต้สภาวะ HV และ UHV

เพื่อความชัดเจน ช่วงแรงดันของ:

• สภาวะ UHV ถูกกําหนดเป็นระหว่าง 10 ^-7 ถึง 10 ^-12 mbar
• สภาวะ HV ถูกกําหนดเป็นระหว่าง 10 ^-3 ถึง 10 ^-7 mbar 

การใช้งานหลักบางอย่างของ HV ได้แก่ กระบวนการโลหะวิทยา ฟิสิกส์นิวเคลียร์ การจําลองพื้นที่ และเครื่องมือวิเคราะห์ ในทางกลับกัน UHV ถูกใช้สําหรับการวิเคราะห์พื้นผิวในฟิสิกส์พลังงานสูงและเอพิทอกซิสของลําแสงโมเลกุล (MBE) 

ในบล็อกนี้ เราจะพูดถึงข้อควรพิจารณาหลักสี่ประการที่คุณต้องคํานึงถึงเมื่อทํางานภายใต้สภาวะ HV หรือ UHV

เช่นเดียวกับระบบสุญญากาศทั้งหมด มาตรฐาน กฎระเบียบ และโปรโตคอลที่กําหนดและควบคุมปัจจัยและประเด็นด้านสุญญากาศ (เช่น วิธีบรรลุระดับสุญญากาศดังกล่าว การตั้งค่าปั๊ม การป้องกัน วิธีการวัด และการตรวจจับการรั่วไหล) ต้องได้รับการพิจารณาใหม่อย่างละเอียดและออกแบบใหม่บ่อยครั้ง 

นอกจากนี้ ยังต้องประเมินการออกแบบ วัสดุที่ใช้ และสภาพของระบบสุญญากาศ และสิ่งต่อไปนี้สามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพได้: 

• ลดพื้นที่ผิวด้านในของห้องอบให้เหลือน้อยที่สุด
• เชื่อมจากด้านในเท่านั้น 
• การใช้วัสดุที่มีอัตราการดูดซับ/การปล่อยก๊าซออกต่ํา
• การปรับสภาพวัสดุเบื้องต้นที่เหมาะสม (เช่น การขัดเงาด้วยไฟฟ้า)
• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีช่องว่างภายในหรือปริมาตรที่ติดขัด (เช่น รูบอดที่แกน)
• การลดจํานวนซีล การป้อนผ่าน ฯลฯ 
• โดยใช้ซีลโลหะ

หนึ่งในความท้าทายหลักในการสร้างและรักษาสภาพแวดล้อมสุญญากาศระดับสูงและสูงพิเศษที่สะอาดคือการจัดการการระบายก๊าซออก

การปล่อยก๊าซออกหมายถึงการปล่อยก๊าซที่ละลาย ดักจับ ดูดซับ หรือดูดซับในวัสดุบางชนิด

ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อวัสดุที่ไม่ได้พิจารณาเป็นสารดูดซับตามปกติปล่อยโมเลกุลมากพอที่จะรบกวนกระบวนการสุญญากาศทางอุตสาหกรรมหรือทางวิทยาศาสตร์ ความชื้น สารซีล สารหล่อลื่น และกาวเป็นแหล่งที่พบบ่อยที่สุด แต่แม้แต่โลหะและแก้วก็สามารถปล่อยก๊าซออกมาจากรอยแตกหรือสิ่งเจือปนได้ การทําความสะอาดพื้นผิวหรือการทําให้ส่วนประกอบแต่ละชิ้นหรือชุดประกอบทั้งหมดร้อนขึ้น (กระบวนการที่เรียกว่าการอบแห้ง) สามารถขับสารระเหยออกได้ 

เพื่อให้ได้ระดับสุญญากาศที่สูงมาก ปริมาณก๊าซทั้งหมดต้องต่ําที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ดังนั้น การไล่ก๊าซออกหรือการไล่ก๊าซออกจากวัสดุจําเป็นต้องต่ําที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในสภาวะ HV/UHV นอกจากนี้ พื้นที่ผิวที่มีประสิทธิภาพจําเป็นต้องลดลงเพื่อลดผลกระทบของการไล่ก๊าซออกเนื่องจากพื้นที่ผิวที่สูงขึ้น การไล่ก๊าซออกยิ่งมากขึ้น ดังนั้นแรงดันจะสูงขึ้นในระบบ

เพื่อให้ได้ระดับสุญญากาศ HV หรือ UHV อย่างมีประสิทธิภาพและประสิทธิผล จําเป็นต้องมีปั๊มรองที่ชาร์จปั๊มหลัก

ในขณะที่ปั๊มนําจะลดแรงดันให้อยู่ในระดับที่ปั๊ม HV และ UHV สามารถควบคุมได้อย่างปลอดภัย การจับคู่ปั๊มสุญญากาศประเภทต่างๆ เพื่อประสิทธิภาพสูงสุดไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไป  

แต่ละกรณีการใช้งานและข้อกําหนดของระบบจําเป็นต้องได้รับการพิจารณาว่าเป็นกรณีเฉพาะ จําเป็นต้องประเมินปัจจัยและผลกระทบที่สําคัญอย่างรอบคอบเพื่อเลือกปั๊มที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด

มีปัจจัยหลายประการที่ส่งผลต่อการเลือกปั๊ม รวมถึง:

• เสียงรบกวน/การสั่นสะเทือน
• ต้นทุน (เริ่มต้นและต่อเนื่อง)
• ความทนทานต่อการปนเปื้อน
• ตําแหน่งที่ตั้ง
• ตารางเวลาการซ่อมบํารุง
• ความต้านทานแรงกระแทก

แต่แม้ว่าจะมีข้อมูลนี้ก็ตาม แต่ข้อเท็จจริงก็คือไม่มีโซลูชันเดียว เนื่องจากปั๊มแต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง  

เมื่อพูดถึงปั๊มนํา มีตัวเลือกปั๊มแห้งที่สามารถเลือกได้หลายตัวเลือก:

• ปั๊มเมมเบรน
• ปั๊มสโครล
• ปั๊ม Roots หลายจังหวะ
• ปั๊มสกรู

หากต้องการเลือกปั๊มรองหลักที่สามารถส่งมอบสภาวะ HV และ UHV ในการดึงน้ําออกอย่างรวดเร็วที่ต้องการ ให้เลือกระหว่าง:

• ปั๊มแพร่กระจาย
• ปั๊มเย็น
• ปั๊มดูดไอออน (IGP), ปั๊มไอออน TiTan ขนาดใหญ่, ปั๊มระเหิดไทเทเนียม (TSP), ปั๊มดูดไอออนแบบไม่ระเหย (NEG)
• ปั๊มเทอร์โบโมเลกุล (TMP)

ทั้งหมดนี้สามารถสร้างสภาวะสุญญากาศได้โดยการระบายโมเลกุลก๊าซออกอย่างรวดเร็ว หรือโดยการดักจับหรือยึดจับโมเลกุลก๊าซ 

ปั๊มแต่ละตัวมีจุดแข็งและจุดอ่อน

TMP เป็นปั๊มชนิดจลนศาสตร์และใช้งานง่าย

• มีการบํารุงรักษาต่ํา ให้การทํางานที่ปราศจากไฮโดรคาร์บอน ไม่จําเป็นต้องมีการปรับสภาพ และทํางานที่ความเร็วในการปั๊มสูงในช่วง HV และ UHV 
• นอกจากนี้ยังมีข้อเสีย เช่น ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ซึ่งอาจทําให้เกิดการสั่นสะเทือน ปัญหาอื่นๆ ได้แก่ ความเร็วในการปั๊มลดลงสําหรับก๊าซที่มีน้ําหนักเบา และความไวต่อแรงกระแทกเชิงกลและการปนเปื้อนของอนุภาค

หมวดหมู่ถัดไปของปั๊มคือประเภทการจับ เช่น IGP แต่ก็มีข้อดีและข้อเสียของตัวเองเช่นกัน

• เหนือกว่า TMP เมื่อพูดถึงการสั่นสะเทือน เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่และแทบไม่ต้องบํารุงรักษา นอกจากนี้ ยังผลิตจากวัสดุที่ทนต่อรังสีสูงกว่า 1e8 สีเทา และด้วยการถอดแม่เหล็กออก จึงสามารถอบได้สูงถึง 450°C ซึ่งเป็นสิ่งจําเป็นสําหรับระบบแรงดันสูง 
• ข้อเสียหลักของ IGP คือประสิทธิภาพการปั๊มต่ําเมื่อจัดการกับก๊าซที่มีค่า และการลดลงของความเร็วในการปั๊มในการใช้งาน HV และ UHV นอกจากนี้ ในทางปฏิบัติ อุปกรณ์เหล่านี้จําเป็นต้องมีแรงดันไฟฟ้าสูงและสนามแม่เหล็ก และมีน้ําหนักมาก 

การนําไฟฟ้าเป็นสิ่งสําคัญเมื่อทํางานภายใต้สภาวะ HV และ UHV เพราะเป็นตัวกําหนดว่าระบบสุญญากาศหรือส่วนประกอบสามารถปล่อยให้ก๊าซไหลผ่านได้ง่ายเพียงใด

ในหลายๆ แง่มุม การนําไฟฟ้าสามารถคิดได้ว่าเป็น "การกลับกัน" ของความต้านทานการไหล

ตามคําจํากัดความ การนําไฟฟ้าหมายถึงการไหลของก๊าซระหว่างสองจุดหารด้วยแรงดันตกที่ขับเคลื่อนการไหล ดังนั้น ขนาดที่อธิบายถึงการนําไฟฟ้าจะเหมือนกับความเร็วในการปั๊ม (ปริมาตรต่อหน่วยเวลา) แต่การนําไฟฟ้าเป็นปรากฏการณ์ที่มักใช้เพื่ออธิบายถึงท่อและช่องเปิด ไม่ใช่ปั๊มสุญญากาศ  
 
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการนําไฟฟ้าและวิธีที่การเชื่อมต่อสุญญากาศมีอิทธิพลต่อการนําไฟฟ้า

1. สร้างระบบสุญญากาศที่มีประสิทธิภาพ
   
2. ตรวจสอบสภาพการทํางานและความสะอาดของคุณเป็นประจํา 
   
3. เลือกปั๊มสุญญากาศที่เหมาะสมสําหรับการใช้งานของคุณ 
   
4. พิจารณาอิทธิพลของการนําไฟฟ้า
   

ต้องคํานึงถึงข้อควรพิจารณาเหล่านี้ทั้งหมดเมื่อใช้งานระบบ HV หรือ UHV สําหรับการใช้งานใดๆ นี่เป็นขั้นตอนที่สําคัญในการส่งมอบประสิทธิภาพสูงสุดของระบบสุญญากาศและบรรลุสภาวะ HV และ UHV ที่ต้องการ  

คุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีที่คุณจะได้รับประโยชน์สูงสุดจากระบบสุญญากาศของคุณหรือไม่ คุณต้องการรับคําแนะนําสําหรับการจําลองสุญญากาศจากทีมผู้เชี่ยวชาญของเราหรือไม่