Hệ thống chân không cho môi trường phân tích sạch sẽ và đáng tin cậy
Bơm chân không đóng một vai trò quan trọng trong nhiều loại thiết bị phân tích bằng cách tạo ra các điều kiện chân không chính xác cần thiết cho các phép đo chính xác và đáng tin cậy. Bơm chân không loại bỏ không khí và các khí khác khỏi buồng thiết bị và trong quá trình chuẩn bị mẫu, bằng cách tạo ra một môi trường chân không làm giảm khả năng nhiễu do khí quyển còn lại. Điều này cho phép phát hiện tín hiệu từ các mẫu nhỏ nhất, điều này rất quan trọng đối với hiệu suất của nhiều ứng dụng phân tích.
Có một số loại bơm chân không, từ bơm cánh quạt xoay (RV và E2M ), bơm xoắn ốc và bơm cơ bản nhiều tầng ( nXRi và nXLi ) đến bơm phụ phân tử tuabin và bơm hút ion được sử dụng trong các thiết bị phân tích.
Bơm chính xả khí đến áp suất khí quyển và đạt được áp suất ở mức chân không thấp và trung bình; chúng có thể sử dụng dầu hoặc 'khô'.
Bơm phụ, đạt được mức chân không Cao và Siêu Cao, yêu cầu bơm chính hỗ trợ. Loại bơm chân không được sử dụng phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng phân tích.
Tất cả các bơm chân không và bộ điều khiển của chúng tôi đều được phát triển với các OEM hàng đầu trong lĩnh vực thiết bị phân tích.
Trong một số trường hợp, khi một máy bơm sẵn có không phù hợp với không gian có sẵn hoặc yêu cầu hiệu suất của quy trình của bạn, thì đội ngũ "Phát triển sản phẩm tùy chỉnh" (BPD) của chúng tôi sẽ phát triển một giải pháp chân không tùy chỉnh. Điều này được đồng thiết kế với bạn, cụ thể cho ứng dụng của bạn.
Hệ thống chân không để đo quang phổ khối lượng
Đo quang phổ khối lượng (MS) là một kỹ thuật khoa học được sử dụng để đo khối lượng và lượng tương đối của các nguyên tử và phân tử trong mẫu. Về cơ bản, nó có thể được xem là một máy phân tích hóa học. Đầu tiên, mẫu cần được "ion hóa", điều này có thể được thực hiện bằng các kỹ thuật khác nhau tùy thuộc vào loại mẫu. Sau đó, các ion được tách ra, một lần nữa bằng cách sử dụng phương pháp phù hợp nhất, theo tỷ lệ khối lượng-điện tích của chúng. Sau đó chúng được phát hiện và cuối cùng các tín hiệu được xử lý để tạo ra phổ khối lượng thu được.
Quang phổ khối có nhiều ứng dụng, bao gồm các lĩnh vực hóa học, sinh học, khoa học môi trường, dược học và y học. Nó có thể được sử dụng để xác định các hợp chất chưa biết, định lượng lượng các hợp chất cụ thể trong mẫu và giúp xác định cấu trúc của các phân tử phức tạp.
Độ chính xác của phép đo quang phổ khối phụ thuộc vào các mức chân không khác nhau. Bơm chân không loại bỏ các phân tử khí còn lại có thể can thiệp vào quy trình đo và do đó đảm bảo rằng máy đo quang phổ khối hoạt động trong điều kiện chân không mong muốn.
Các công nghệ bơm chân không phổ biến cho phép đo quang phổ khối lượng bao gồm:
Bơm cánh quạt xoay (RV và E2M)
Cơ chế của bơm cánh quạt xoay kín dầu (RVP) bao gồm một bộ cánh trượt được giữ trong rôto xoay lệch tâm bên trong vỏ stato hình trụ. Khi các cánh quạt bôi trơn bằng dầu xoay cùng với rôto, lực ly tâm sẽ ép chúng vào thành của vỏ stato bằng lực ly tâm. Khí đi vào bơm bị kẹt bởi các cánh quạt và được nén thành một thể tích giảm cho đến khi đạt đến cổng xả của bơm khi khí được thoát ra ngoài không khí. RVP một hoặc hai giai đoạn được sử dụng và cung cấp các áp suất cuối khác nhau.
Bơm Roots nhiều tầng (MSR) (nXRi và nXLi)
Trong hình thức đơn giản nhất, MSR là một bơm roots khô sử dụng hai rôto 'vấu' liên kết ngược xoay xoay trong vỏ stato có cấu hình phù hợp. Khí đi vào bơm khô thông qua mặt bích đầu vào vuông góc với các rôto và sau đó được "cách ly" giữa các rôto xoay nhanh (xoay theo các hướng ngược lại), nén và sau đó đưa vào giai đoạn tiếp theo. Hình dạng của rôto tạo ra nén và do đó mỗi giai đoạn tạo ra áp suất dần dần cao hơn. Bơm MSR thường sử dụng bảy giai đoạn rôto trên trục chung, giai đoạn xả của một bộ được kết nối với giai đoạn đầu vào của bộ tiếp theo, v.v. Khí nén sau đó được đẩy ra ngoài khí quyển thông qua giai đoạn xả cuối cùng.
Bơm xoắn ốc
Bơm xoắn ốc khô bao gồm hai hình dạng xoắn ốc đồng quấn chứa trong vỏ chân không. Một dạng cuộn được cố định trong khi cuộn quay khác di chuyển lệch tâm mà không quay bên trong cuộn còn lại. Khí đi vào đầu mở (bên ngoài) của các xoắn ốc và, khi một trong các xoắn ốc quay, một lượng khí được cách ly giữa các xoắn ốc và được "bóp và vận chuyển" giữa hai xoắn ốc. Khi "cạnh khí" bị cô lập này di chuyển về phía trung tâm của cơ chế, thể tích mà nó chiếm giữ giảm và do đó, lượng khí bị cô lập này được nén liên tục cho đến khi, ở trung tâm của vỏ, khí được tháo ra dưới áp suất khí quyển thông qua một van một chiều.
Bơm phân tử tuabin (TMP)
Các bơm này hoạt động bằng cách sử dụng cánh tuabin có tốc độ quay rất cao (trong phạm vi 1.000 Hz) để loại bỏ các phân tử khí ra khỏi buồng chân không của thiết bị và vào cổng nạp của bơm. Chúng được sử dụng rộng rãi vì chúng có thể tạo ra nhiều mức chân không cần thiết, từ 10 -2 đến 10 -10 mbar, cho các quy trình khác nhau được sử dụng trong một thiết bị.
Các giải pháp được thiết kế riêng
Các OEM thường có các yêu cầu cụ thể, trong trường hợp đó nhóm Phát triển Sản phẩm Đặc biệt (BPD) của Edwards đồng thiết kế một giải pháp chân không phù hợp với nhu cầu chính xác của khách hàng.
Hệ thống chân không cho kính hiển vi điện tử
Các nhà khoa học làm việc với kính hiển vi điện tử xác định được quy mô vật chất nhỏ nhất trên Trái đất và yêu cầu bơm chân không yên tĩnh, không rung và đáng tin cậy.
Kính hiển vi điện tử (EM) sử dụng một loạt các mức chân không bên trong để đạt được hiệu suất mong muốn. Trong trường hợp súng điện tử ở 'nguồn', cần có môi trường UHV để ngăn ngừa thiệt hại cho nguồn điện tử. Điều này cũng cho phép chùm tia điện tử di chuyển từ nguồn, qua cột điện tử và đến mẫu mà không bị phân tán hoặc hấp thụ bởi các phân tử khí còn lại. Chùm tia điện tử sau đó tương tác với mẫu, tạo ra các tín hiệu được phát hiện và sử dụng để tạo ra hình ảnh.
Để đạt được hình ảnh có độ phân giải cao, chân không trong buồng kính hiển vi phải có chất lượng cao và nhất quán, bao gồm điều kiện UHV trong một số trường hợp, do đó yêu cầu sử dụng bơm chân không.
Các công nghệ bơm chân không khác nhau được sử dụng trong kính hiển vi điện tử; thường gặp nhất là:
- bơm cánh quạt xoay
- bơm màng ngăn
- bơm xoắn ốc,
- bơm phân tử turbo
- và bơm ion.
Tùy thuộc vào vị trí sử dụng bơm chân không trong kính hiển vi, rung động từ bơm phải được giảm thiểu để tránh nhiễu ảnh. Trong một số cấu hình EM (Environmental Scanning EM) nhất định, bơm phải có khả năng bơm liên tục môi trường hơi nước ở mức ~10 mbar.
Thông qua dòng sản phẩm chân không Gamma, hiện nay chúng tôi cung cấp bơm ion, bơm thăng hoa titan và bơm thu không bay hơi để bổ sung cho bơm cơ khí của chúng tôi. Điều này hoàn thiện phạm vi sản phẩm của chúng tôi để cung cấp áp suất làm việc từ khí quyển đến UHV cho phép cung cấp giải pháp chân không thực sự hoàn chỉnh.
Bơm thu ion (IGP)
IGP, tùy thuộc vào lượng và loại khí hiện diện, có thể tạo ra chân không từ 10 -6 đến 10 -12 mbar. Trong kính hiển vi điện tử, chúng thường được sử dụng trên cột điện tử, trong đó việc thiếu các bộ phận cơ học chuyển động có nghĩa là chúng có thể tạo ra các điều kiện UHV không rung.
Cần được đưa xuống mức chân không cao trước khi bật. Điều này thường đạt được bằng cách sử dụng bơm turbo phân tử kết hợp với bơm phụ (màng ngăn, xoắn ốc hoặc cánh quạt xoay).
Sau khi đạt được mức chân không mong muốn (thường là 10 -6 mbar hoặc thấp hơn), IGP có thể được bật.
Bơm chân không IGP có ba loại cơ bản:
Cả ba biến thể bao gồm buồng chân không, có kích thước khác nhau tùy thuộc vào tốc độ của bơm, mặt bích Conflat và đường dẫn điện áp cao. Bên ngoài, chúng có một cặp đĩa từ tính ferrite được liên kết bởi một ách tạo ra một trường từ trường trong phạm vi 0,12 T.
Bơm Diode (CV) thông thường
Bơm CV phù hợp nhất với các ứng dụng yêu cầu khí phản ứng (như oxy, hydro, hydrocacbon, nitơ và hơi nước, v.v.) được bơm. Bên trong, nó chứa một cặp tấm catốt titan được giữ ở điện thế mặt đất tạo thành một loạt các ống anốt bằng thép không gỉ cách điện. Điện áp cao, điển hình là 7kV, được áp dụng cho các ống anốt, làm phát ra các electron tự do. Những electron này di chuyển theo chuyển động xoắn ốc (do từ trường gây ra) và cuối cùng có thể va chạm với một phân tử khí, tách một electron ra, tạo ra một ion tích điện dương. Ion này sau đó bị đẩy ra bởi các ống anốt tích điện dương và được kéo đến tấm catốt nối đất, nơi nó tác động lên bề mặt ở tốc độ cao, nơi xảy ra phản ứng hóa học với tấm catốt titan. Việc phún xạ titan cũng được bắt đầu, tạo thành một lớp bơm getter hoạt động của titan.
Bơm vi sai ion (DI) hoặc Noble Diode
Bơm thu DI có khả năng bơm khí quý vượt trội nhưng do đó mất một số khả năng bơm khí phản ứng. Các nẹp vít titan được thay thế bằng nẹp vít tantan. Các phân tử khí một lần nữa được ion hóa bằng bom điện tử nhưng khi chúng tăng tốc và va chạm với các tấm anốt tantan, chúng được phản xạ dưới dạng chất trung tính năng lượng cao sau đó kết hợp trên bề mặt và cuối cùng được bơm bằng tantan phún xạ.
Máy bơm Triode
Bơm chân không Triode có cấu trúc hơi khác. Ở đây, các ống được nối đất và các tấm catốt được thay thế bằng dải titan anốt ở điện thế cao âm. Các ion được tạo ra theo cách thông thường và được tăng tốc về phía các dải này, nơi chúng tác động và được giải phóng khi các chất trung tính năng lượng cao cuối cùng tự lắng vào thành buồng và được bơm bằng titan phún xạ. Các dải titan có các cạnh sắc và vì chúng có điện thế âm cao, chúng có xu hướng phát triển "whiskers" có thể định kỳ "đánh lửa" gây ra một số sự không ổn định điện theo thời gian.
Hệ thống chân không cho hộp đựng găng tay
Hộp đựng găng tay là không gian làm việc kín để xử lý vật liệu cách ly hoàn toàn, không có oxy hoặc độ ẩm. Để đạt được sự cách ly này, bơm chân không xả không khí còn lại trong môi trường xung quanh khỏi hộp đựng găng tay, sau đó được xả bằng khí trơ, chẳng hạn như nitơ hoặc argon, và bịt kín. Môi trường áp suất thấp do bơm chân không tạo ra ngăn không khí bên ngoài xâm nhập vào hộp đựng găng tay.
Một số loại bơm chân không khác nhau có thể được sử dụng cho hộp đựng găng tay, bao gồm bơm màng, bơm van xoay và bơm xoắn ốc. Việc lựa chọn bơm phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của ứng dụng, chẳng hạn như tốc độ dòng khí, mức chân không và yêu cầu bảo trì.
Hệ thống chân không nhiễu xạ tia X (XRD)
XRD là một kỹ thuật được sử dụng để phân tích cấu trúc của vật liệu bằng cách kiểm tra cách chúng tương tác với tia X. Khi tia X được hướng vào mẫu, chúng được khuếch tán theo một mẫu cụ thể có thể được phân tích để xác định cấu trúc tinh thể của mẫu.
Chân không được sử dụng trong XRD để loại bỏ các phân tử khí quyển, có thể tán xạ và hấp thụ tia X, dẫn đến giảm tỷ lệ tín hiệu nhiễu và dữ liệu kém chính xác. Bằng cách loại bỏ các phân tử không khí và tạo ra chân không, tia X có thể tương tác với mẫu mà không bị nhiễu, dẫn đến dữ liệu chất lượng tốt hơn.
Chân không cũng được sử dụng trong XRD để giảm nhiễm bẩn mẫu. Khi mẫu tiếp xúc với không khí, nó có thể bị nhiễm bẩn bởi bụi, hơi nước và các hạt khác trong không khí, có thể ảnh hưởng đến mẫu nhiễu xạ. Bằng cách sử dụng chân không, mẫu được bảo vệ khỏi các chất gây ô nhiễm này, dẫn đến phân tích chính xác hơn.
Để tạo chân không trong thiết bị XRD, một bơm chân không được sử dụng để loại bỏ các phân tử không khí ra khỏi khoang mẫu. Có thể sử dụng các loại bơm chân không khác nhau, chẳng hạn như bơm cánh quạt xoay, bơm màng và bơm turbo phân tử, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của thiết bị và mẫu được phân tích.
