Что такое диффузионный насос
Диффузионный насос относится к пароструйным высоковакуумным насосам. В нём поток пара рабочей жидкости захватывает молекулы откачиваемого газа и направляет их от входного патрубка к выходу, где газ удаляет форвакуумный насос.
Диффузионная ступень не предназначена для самостоятельного запуска при атмосферном давлении. Перед её включением вакуумную систему предварительно откачивают, а во время работы поддерживают допустимое давление на выходе насоса.
Как работает диффузионный насос
-
Нагрев рабочей жидкости
В нижней части корпуса жидкость нагревается в кипятильнике и переходит в пар.
-
Формирование струй
Пар проходит по внутренней сборке и выходит через сопла направленными высокоскоростными потоками.
-
Перенос газа
Молекулы газа попадают в паровые струи, получают импульс по направлению к выходу и последовательно перемещаются через ступени насоса.
-
Конденсация и отвод
Рабочая жидкость конденсируется на охлаждаемой стенке и возвращается в кипятильник, а газ удаляется форвакуумным насосом.
Основные элементы конструкции
- Корпус с охлаждаемой стенкой — обеспечивает конденсацию рабочей жидкости.
- Кипятильник и нагреватели — создают необходимый поток пара.
- Сопловая сборка — формирует несколько направленных ступеней паровой струи.
- Высоковакуумный вход и форвакуумный выход — связывают насос с камерой и поддерживающей ступенью.
- Рабочая жидкость — её свойства влияют на режим работы и предельное давление системы.
- Баффл или ловушка — применяются при необходимости снизить обратный поток паров в вакуумную камеру.
Где применяются диффузионные насосы
Высокая скорость откачки и возможность работы в высоковакуумном диапазоне делают такие насосы востребованными в промышленных и исследовательских установках.
- вакуумное нанесение покрытий и обработка материалов;
- производство электронных компонентов и полупроводников;
- металлургические вакуумные процессы и термообработка;
- аналитическое и научно-исследовательское оборудование;
- камеры для исследования поверхностей и свойств материалов;
- установки моделирования космического пространства.
Преимущества и ограничения
Преимущества
- высокая скорость откачки в рабочем диапазоне;
- простая и прочная конструкция высоковакуумной ступени;
- масштабирование под камеры и процессы разного объёма;
- применимость в промышленном и исследовательском оборудовании.
Ограничения
- необходимость форвакуумного насоса и предварительной откачки;
- требования к нагреву, охлаждению и последовательности запуска;
- необходимость контролировать состояние рабочей жидкости;
- риск обратного потока паров без подходящих защитных элементов.
Что учитывать при подборе
Конкретное исполнение выбирают как часть вакуумной системы. Рабочие параметры насоса необходимо сопоставить с режимом камеры, характеристиками откачиваемой среды и возможностями форвакуумного оборудования.
- требуемое рабочее и предельное давление;
- объём камеры, газовая нагрузка и желаемое время откачки;
- состав газа, пары, загрязнения и требования к чистоте процесса;
- проводимость трубопроводов, размеры и типы фланцев;
- параметры охлаждения, электропитания и размещения;
- форвакуумная ступень, арматура, баффлы и ловушки;
- алгоритм запуска, остановки и блокировок;
- доступ для контроля и технического обслуживания.
Диффузионный насос в составе системы
Высоковакуумный насос работает вместе с форвакуумной ступенью, арматурой, средствами измерения давления и системой управления. Поэтому при проектировании оценивают не отдельный агрегат, а полный газовый тракт и режимы переключения.
