Kriopumps ir vakuumsūknis, kas gāzes kondensācijai izmanto zemas temperatūras virsmu, kas pazīstama arī kā kondensāta sūknis. Kriopumps var iegūt tīru vakuumu ar augstāko sūknēšanas ātrumu un zemāko galīgo spiedienu, un to plaši izmanto pusvadītāju un integrālo shēmu pētniecībā un ražošanā, kā arī molekulāro staru kūļa izpētē, vakuuma pārklājuma iekārtās, vakuuma virsmas analīzes instrumentos, jonu implanteros un kosmosa simulācijas ierīcēs utt.
sūknēšanas princips
Kriopumpa iekšpusē ir auksta plāksne, ko līdz ļoti zemai temperatūrai atdzesē šķidrais hēlijs vai ledusskapis. Tas kondensē gāzi un saglabā kondensāta tvaika spiedienu zem sūkņa galīgā spiediena, lai panāktu sūknēšanas efektu. Zemas temperatūras sūknēšanas galvenās funkcijas ir zemas temperatūras kondensāts, zemas temperatūras adsorbcija un zemas temperatūras uztveršana.
(1) Zemas temperatūras kondensāts: gāzes molekulas kondensējas uz aukstuma plāksnes virsmas vai uz kondensētās gāzes slāņa, un līdzsvara spiediens būtībā ir vienāds ar kondensāta tvaika spiedienu. Sūknējot gaisu, aukstuma plāksnes temperatūrai jābūt zemākai par 25K; sūknējot ūdeņradi, aukstās plāksnes temperatūra ir zemāka. Zemas temperatūras kondensāta un ekstrakcijas kondensāta slāņa biezums var sasniegt aptuveni 10 mm.
(2)Zemas temperatūras adsorbcija: gāzes molekulas adsorbējas uz adsorbenta virsmas, kas pārklāta uz aukstuma plāksnes ar monomolekulārā slāņa biezumu (centimetru secībā). Adsorbcijas līdzsvara spiediens ir daudz zemāks nekā tvaika spiediens tajā pašā temperatūrā.
Ja ūdeņraža tvaika spiediens ir vienāds ar atmosfēras spiedienu pie 20K, adsorbcijas līdzsvara spiediens ir zemāks nekā Pa, absorbējot ūdeņradi ar 20K aktivēto ogli. Tas ļauj veikt sūknēšanu ar kriogēnu adsorbciju augstākā temperatūrā.
(3)Kriogēnā slazdošana: gāzes molekulas, kuras ekstrakcijas temperatūrā nevar kondensēt, apglabā un adsorbē augošais kondensējamās gāzes slānis.
Vispārīgi runājot, sūkņa galīgais spiediens ir kondensētās gāzes tvaika spiediens aukstās plāksnes temperatūrā. Ja temperatūra ir 120K, ūdens tvaika spiediens jau ir zemāks nekā Pa. 20K temperatūrā, izņemot hēliju, neonu un ūdeņradi, arī citu gāzu tvaika spiediens ir zemāks nekā Pa.
Tomēr, ņemot vērā sūknētā konteinera un kriogēnās aukstuma plāksnes atšķirīgo temperatūru, sūkņa galīgais spiediens ir augstāks par kondensāta tvaika spiedienu.
Kuģim istabas temperatūrā ar kriopaneli 20K sūkņa galīgais spiediens ir aptuveni 4 reizes lielāks par kondensāta tvaika spiedienu.