Pwmp gwactod yw cryopump sy'n defnyddio arwyneb tymheredd isel i gyddwyso nwy, a elwir hefyd yn bwmp cyddwysiad. Y cryopump yw'r pwmp gwactod gyda'r pwysau eithaf isaf a'r gyfradd bwmpio uchaf i gael gwactod glân. Fe'i defnyddir yn eang wrth ymchwilio a chynhyrchu lled-ddargludyddion a chylchedau integredig, yn ogystal ag ymchwil trawst moleciwlaidd, offer cotio gwactod, offerynnau dadansoddi wyneb gwactod, mewnblanwyr ïon ac efelychiadau gofod. dyfeisiau, ac ati.
Mae'r egwyddor bwmpio wedi'i gyfarparu â phlât oer wedi'i oeri i dymheredd isel iawn gan heliwm hylif neu oergell yn y cryopump. Mae'n cyddwyso'r nwy ac yn cadw pwysedd anwedd y cyddwysiad o dan bwysau eithaf y pwmp, er mwyn cyflawni'r effaith bwmpio. Prif swyddogaethau pwmpio tymheredd isel yw anwedd tymheredd isel, arsugniad tymheredd isel a dal tymheredd isel.
①Anwedd tymheredd isel: mae moleciwlau nwy wedi'u cyddwyso ar wyneb y plât oer neu ar yr haen nwy cyddwys, ac mae'r pwysedd ecwilibriwm yn y bôn yn hafal i bwysedd anwedd y cyddwysiad. Wrth bwmpio aer, rhaid i dymheredd y plât oer fod yn is na 25K; wrth bwmpio hydrogen, mae tymheredd y plât oer yn is. Gall trwch yr haen anwedd tymheredd isel ac echdynnu gyrraedd tua 10 mm.
②Arsugniad tymheredd isel: Mae'r moleciwlau nwy yn adsorbed ar wyneb y adsorbent gorchuddio ar y plât oer gyda thrwch o haen monomoleciwlaidd (10-8 gorchymyn cm). Mae'r pwysau ecwilibriwm ar gyfer arsugniad yn llawer is na'r pwysedd anwedd ar yr un tymheredd. Er enghraifft, mae pwysedd anwedd hydrogen ar 20K yn hafal i bwysau atmosfferig, ac mae'r pwysedd ecwilibriwm arsugniad yn is na 10-8 Pa pan fydd carbon activated 20K yn amsugno hydrogen. Mae hyn yn ei gwneud hi'n bosibl perfformio pwmpio trwy arsugniad cryogenig ar dymheredd uwch.
③ Trapio cryogenig: Mae moleciwlau nwy na ellir eu cyddwyso ar y tymheredd echdynnu yn cael eu claddu a'u harsugno gan yr haen gynyddol o nwy cyddwyso.
A siarad yn gyffredinol, pwysau eithaf y pwmp yw pwysedd anwedd y nwy cyddwys ar dymheredd y plât oer. Pan fydd y tymheredd yn 120K, mae pwysedd anwedd dŵr eisoes yn is na 10-8 Pa. Pan fydd y tymheredd yn 20K, ac eithrio heliwm, neon a hydrogen, mae pwysedd anwedd nwyon eraill hefyd yn is na {{3} } Pa Fodd bynnag, oherwydd tymereddau gwahanol y cynhwysydd wedi'i bwmpio a'r plât oer cryogenig, mae pwysedd y pwmp yn y pen draw yn uwch na phwysedd anwedd y cyddwysiad. Ar gyfer llong ar dymheredd ystafell, gyda cryopanel o 20K, mae pwysedd y pwmp yn y pen draw tua 4 gwaith pwysau anwedd y cyddwysiad.
Rhennir cryopumps math yn ddau fath: cryopumps heliwm hylif chwistrellu a cryopumps oergell heliwm nwy cylched caeedig.
① Cryopump heliwm hylif wedi'i chwistrellu: Mae'n cynnwys cynhwysydd heliwm hylif yn bennaf, corff pwmp a cheudod nitrogen hylifol wedi'i gysylltu â baffl. Er mwyn lleihau'r defnydd o heliwm hylif, mae wal allanol y cynhwysydd heliwm hylif yn mabwysiadu wal inswleiddio thermol haen ddwbl ac yn cael ei wacáu rhyngddynt.
Pan fydd y pwmp wedi'i bwmpio ymlaen llaw i bwysedd o 10-6 Pa, mae nitrogen hylifol a heliwm hylif yn cael eu tywallt i mewn iddo, ac mae'r nwy yn cyddwyso ar y plât oer gweithredol o 4.2K. Ar ôl pwmpio ymlaen llaw, mae pwysedd rhannol heliwm a hydrogen yn nhrefn 10-12 Pa, felly gall y pwmp gael y pwysedd eithaf o dan 10-11 Pa. Os caiff y cynhwysydd heliwm hylifol ei wagio a'i ddatgywasgu i 6650 Pa, gellir gostwng tymheredd yr heliwm hylif i 2.3K, a gellir cael pwysedd terfyn is.
② Pwmp cryogenig o oergell heliwm nwy cylched caeedig: Mae'n fath newydd o bwmp cryogenig a ymddangosodd yn y 1970au (yn y llun). Nid yw'r pwmp hwn yn defnyddio heliwm, mae'n hawdd ei weithredu, yn hawdd ei gynnal, ac yn cael ei ddefnyddio'n gynyddol. Cyfrwng rheweiddio'r oergell yw heliwm nwy, tymheredd y plât oer cynradd yw 50-100K, a ddefnyddir i gyddwyso anwedd dŵr a chyn-oeri nwyon eraill; tymheredd y plât oer eilaidd yw 10-20K, a ddefnyddir i gyddwyso nitrogen, ocsigen ac argon a nwyon eraill.
Mae arwyneb mewnol y plât oer eilaidd wedi'i orchuddio â charbon wedi'i actifadu. Arwynebedd penodol carbon wedi'i actifadu yw 500-2500 m2/g, ac mae ganddo allu arsugniad cryf ar gyfer heliwm, neon a hydrogen ar dymheredd isel. Mae'r plât oer wedi'i wneud o gopr heb ocsigen, ac mae'r wyneb wedi'i sgleinio i lefel drych i leihau'r emissivity. Pwysedd y pwmp yn y pen draw yw 10-7 ~ 10-8 Pa, yr ystod pwysau gweithio yw 10-1 ~ 10-7 Pa, ac mae'n ofynnol i'r pwysau rhag-bwmpio fod yn 1 Pa .
Mae cyfradd bwmpio'r cynnyrch gorffenedig wedi cyrraedd 60,000 litr/eiliad (1 litr=10-3 m3). Yn ogystal, yn ôl nodweddion y broses, gellir trefnu'r plât oer echdynnu aer yn y cynhwysydd wedi'i bwmpio, a gall y gyfradd echdynnu aer gyrraedd mwy na 106 litr yr eiliad.
Llwyth gwres isel Llwyth gwres y pwmp olew yn bennaf yw gwres cyddwysiad y nwy a gwres pelydrol y wal amgylchynol sy'n wynebu'r plât oer sy'n gweithio. Mae gwres anwedd yn gysylltiedig â'r math o nwy. Ar gyfer nitrogen ar 8{0K a 133.322 Pa litr, y gwres anwedd ar blât oer 20K yw 0.3-0.6 joule.
Mae'r gwres pelydrol a dderbynnir gan y plât oer sy'n gweithio yn gymesur â'r gwahaniaeth rhwng 4ydd pŵer tymheredd y panel wal amgylchynol a thymheredd y plât oer sy'n gweithio. Felly, mae platiau oer gweithio 4.2K a 20K yn cael eu cysgodi â phlatiau oer 50-100K i leihau'r gwres pelydrol a dderbynnir gan y platiau oer sy'n gweithio.