1. Yr egwyddor o echdynnu aer
Y tu mewn i'r cryopump mae plât oer wedi'i oeri i dymheredd isel iawn gan heliwm hylif neu oergell. 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.
① Anwedd tymheredd isel: mae moleciwlau nwy yn 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.
② Arsugniad tymheredd isel: Mae'r moleciwlau nwy yn cael eu adsorbed ar wyneb y adsorbent gorchuddio ar y plât oer gyda thrwch o haen monomoleciwlaidd (yn nhrefn centimetrau). Mae'r pwysau ecwilibriwm ar gyfer arsugniad yn llawer is na'r pwysau anwedd ar yr un tymheredd. Os yw pwysedd anwedd hydrogen yn hafal i bwysau atmosfferig o 20K, mae pwysedd arsugniad ecwilibriwm yn is na Pa wrth amsugno hydrogen â charbon wedi'i actifadu 20K. 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.
Yn gyffredinol, pwysedd y pwmp yn y pen draw 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 Pa. Ar dymheredd o 20K, ac eithrio heliwm, neon a hydrogen, mae pwysau anwedd nwyon eraill hefyd yn is na 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 pwysau eithaf y pwmp tua 4 gwaith pwysau anwedd y cyddwysiad.
2. Math
Rhennir cryopumps yn ddau fath: cryopumps heliwm hylif math chwistrelliad a cryopumps oergell heliwm nwy cylched caeedig.
Chwistrellu cryopump heliwm hylif
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 hylifol, mae wal allanol y cynhwysydd heliwm hylifol yn mabwysiadu wal inswleiddio thermol haen dwbl ac yn cael ei wacáu yn y canol.
Pan fydd y pwmp wedi'i bwmpio ymlaen llaw i bwysau Pa, mae nitrogen hylifol a heliwm hylif yn cael eu chwistrellu, ac mae'r nwy yn cyddwyso ar y plât oer gweithredol o 4.2K. Ar ôl rhag-bwmpio, mae pwysedd rhannol heliwm a hydrogen yn nhrefn Pa, felly gall y pwmp gael y pwysau eithaf o dan Pa. Os caiff y cynhwysydd heliwm hylifol ei wagio a'i ddatgywasgu i 6650 Pa, gall tymheredd yr heliwm hylif. cael ei leihau i 2.3K, a gellir cael pwysau terfyn is.
Cylch caeedig nwy heliwm oergell cryopump
Mae'n fath newydd o cryopump a ymddangosodd yn y 1970au. 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 cam cyntaf yw 50-100K, a'r cymhwysiad nodweddiadol yw 65K, a ddefnyddir i gyddwyso anwedd dŵr a chyn-oeri nwyon eraill; tymheredd y plât oer ail gam yw 10-20K, a ddefnyddir i gyddwyso nitrogen, nwyon fel ocsigen ac argon.
Mae arwyneb mewnol y plât oer eilaidd wedi'i orchuddio â charbon wedi'i actifadu. Mae gan garbon wedi'i actifadu 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 Pa, yr amrediad pwysau gweithio yw Pa, ac mae angen i'r pwysedd rhag-bwmpio fod yn 1 Pa. Mae cyfradd pwmpio'r cynnyrch gorffenedig wedi cyrraedd 60,000 litr/eiliad. 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.