Krüopump on vaakumpump, mis kasutab gaasi kondenseerimiseks madala temperatuuriga pinda, tuntud ka kui kondensaadipump. Krüopump on madalaima lõpliku rõhu ja suurima pumpamiskiirusega vaakumpump puhta vaakumi saavutamiseks. Seda kasutatakse laialdaselt pooljuhtide ja integraallülituste uurimisel ja tootmisel, samuti molekulaarkiirte uurimisel, vaakumkatte seadmetes, vaakumpinna analüüsiseadmetes, ioonimplantaatorites ja kosmosesimulatsioonides. seadmed jne.
Pumpamispõhimõte on varustatud külmplaadiga, mis on jahutatud väga madalale temperatuurile vedela heeliumiga või külmikuga krüopumbas. See kondenseerib gaasi ja hoiab kondensaadi aururõhu pumba lõplikust rõhust madalamal, et saavutada pumpamise efekt. Madala temperatuuriga pumpamise põhifunktsioonid on madala temperatuuriga kondenseerumine, madala temperatuuri adsorptsioon ja madala temperatuuri püüdmine.
①Madala temperatuuriga kondenseerumine: gaasimolekulid kondenseeruvad külma plaadi pinnale või kondenseerunud gaasikihile ja tasakaalurõhk on põhimõtteliselt võrdne kondensaadi aururõhuga. Õhu pumpamisel peab külmplaadi temperatuur olema madalam kui 25K; vesiniku pumpamisel on külmplaadi temperatuur madalam. Madala temperatuuriga kondensatsiooni- ja ekstraheerimiskondensatsioonikihi paksus võib ulatuda umbes 10 mm-ni.
②Madala temperatuuriga adsorptsioon: gaasimolekulid adsorbeeritakse adsorbendi pinnale, mis on kaetud monomolekulaarse kihi paksusega külmaplaadile (järk 10-8 cm). Adsorptsiooni tasakaalurõhk on palju madalam kui aururõhk samal temperatuuril. Näiteks on vesiniku aururõhk 20 K juures võrdne atmosfäärirõhuga ja adsorptsiooni tasakaalurõhk on madalam kui 10-8 Pa, kui 20 K aktiivsüsi neelab vesinikku. See võimaldab teostada pumpamist krüogeense adsorptsiooni teel kõrgematel temperatuuridel.
③ Krüogeenne püüdmine: gaasimolekulid, mida ei saa ekstraheerimistemperatuuril kondenseeruda, maetakse ja adsorbeeritakse kasvava kondenseeruva gaasikihi poolt.
Üldiselt on pumba lõplik rõhk kondenseerunud gaasi aururõhk külma plaadi temperatuuril. Kui temperatuur on 120 K, on vee aururõhk juba madalam kui 10-8 Pa. Kui temperatuur on 20 K, välja arvatud heelium, neoon ja vesinik, on ka teiste gaaside aururõhk madalam kui {{3} } Pa. Kuid pumbatava mahuti ja krüogeense külmplaadi erinevate temperatuuride tõttu on pumba lõplik rõhk kõrgem kui kondensaadi aururõhk. Toatemperatuuril anuma puhul, mille krüopaneel on 20K, on pumba maksimaalne rõhk umbes 4 korda suurem kondensaadi aururõhust.
Tüüpi krüopumbad jagunevad kahte tüüpi: sissepritsega vedela heeliumi krüopumbad ja suletud ahelaga gaasiheeliumkrüopumbad.
① Süstitud vedela heeliumi krüopump: see koosneb peamiselt vedela heeliumi mahutist, pumba korpusest ja deflektoriga ühendatud vedela lämmastiku õõnsusest. Vedela heeliumi tarbimise vähendamiseks on vedela heeliumi mahuti välisseinal kahekihiline soojusisolatsioonisein ja see evakueeritakse vahepeal.
Kui pump on eelnevalt pumbatud rõhuni 10-6 Pa, valatakse sellesse vedel lämmastik ja vedel heelium ning gaas kondenseerub töötavale külmplaadile 4,2K. Pärast eelpumpamist on heeliumi ja vesiniku osarõhk suurusjärgus 10-12 Pa, nii et pump suudab saavutada maksimaalse rõhu alla 10-11 Pa. Kui vedela heeliumi mahuti tühjendada ja surve alla 6650 Pa, saab vedela heeliumi temperatuuri alandada 2,3 K-ni ja saavutada madalama piirrõhu.
② Suletud ahelaga gaasiheeliumkülmiku krüogeenne pump: see on uut tüüpi krüogeenne pump, mis ilmus 1970. aastatel (pildil). See pump ei tarbi heeliumi, seda on lihtne kasutada, lihtne hooldada ja seda kasutatakse üha enam. Külmiku jahutuskeskkonnaks on gaasheelium, esmase külmplaadi temperatuur on 50-100K, mida kasutatakse veeauru kondenseerimiseks ja muude gaaside eeljahutamiseks; sekundaarse külmplaadi temperatuur on 10-20K, mida kasutatakse lämmastiku, hapniku ja argooni ning muude gaaside kondenseerimiseks .
Sekundaarse külmaplaadi sisepind on kaetud aktiivsöega. Aktiivsöe eripind on 500-2500 m2/g ja sellel on madalal temperatuuril tugev heeliumi, neooni ja vesiniku adsorptsioonivõime. Külmplaat on valmistatud hapnikuvabast vasest ja pind on emissiooni vähendamiseks poleeritud peegli tasemele. Pumba lõplik rõhk on 10-7 ~ 10-8 Pa, töörõhu vahemik on 10-1 ~ 10-7 Pa ja pumpamise eelrõhk peab olema 1 Pa .
Valmistoote pumpamiskiirus on jõudnud 60,000 liitrini sekundis (1 liiter=10-3 m3). Lisaks saab vastavalt protsessi omadustele pumbatavasse mahutisse paigutada õhu väljatõmbe külmplaadi ja õhu väljatõmbe kiirus võib ulatuda üle 106 liitri sekundis.
Madal soojuskoormus Õlipumba soojuskoormus on peamiselt gaasi kondenseerumissoojus ja ümbritseva seina kiirgussoojus, mis on suunatud töötava külmplaadi poole. Kondensatsioonisoojus on seotud gaasi tüübiga. Lämmastiku 80K ja 133,322 Pa liitri juures on kondensatsioonisoojus 20K külmplaadil 0.3-0.6 džauli.
Töötavale külmplaadile vastuvõetav kiirgussoojus on võrdeline ümbritseva seinapaneeli temperatuuri 4. astme ja töötava külmplaadi temperatuuri vahega. Seetõttu on 4,2K ja 20K töötavad külmplaadid varjestatud 50-100K külmplaatidega, et vähendada töötavatele külmplaatidele saadavat kiirgussoojust.