Una criobomba és una bomba de buit que utilitza una superfície de baixa temperatura per condensar gas, també coneguda com a bomba de condensat. La criobomba pot obtenir un buit net amb la velocitat de bombeig més alta i la pressió final més baixa, i s'utilitza àmpliament en la investigació i producció de semiconductors i circuits integrats, així com en investigació de feix molecular, equips de recobriment al buit, instruments d'anàlisi de superfícies al buit, ions. implantadors i dispositius de simulació espacial, etc.
principi de bombeig
Dins de la criobomba hi ha una placa freda refredada a una temperatura molt baixa per heli líquid o una nevera. Condensa el gas i manté la pressió de vapor del condensat per sota de la pressió final de la bomba, per aconseguir l'efecte de bombeig. Les principals funcions del bombeig a baixa temperatura són la condensació a baixa temperatura, l'adsorció a baixa temperatura i la captura de baixa temperatura.
① Low temperature condensation: gas molecules condense on the surface of the cold plate or on the condensed gas layer, and the equilibrium pressure is basically equal to the vapor pressure of the condensate. When pumping air, the temperature of the cold plate must be lower than 25K; when pumping hydrogen, the temperature of the cold plate is lower. The thickness of the low-temperature condensation and extraction condensation layer can reach about 10 mm.
②Low temperature adsorption: The gas molecules are adsorbed on the surface of the adsorbent coated on the cold plate with a thickness of a monomolecular layer (in the order of centimeters). The equilibrium pressure for adsorption is much lower than the vapor pressure at the same temperature.
Si la pressió de vapor de l'hidrogen és igual a la pressió atmosfèrica a 20K, la pressió d'equilibri d'adsorció és inferior a Pa quan s'absorbeix hidrogen amb 20K de carbó actiu. Això permet realitzar bombeigs per adsorció criogènica a temperatures més elevades.
③Cryogenic trapping: Gas molecules that cannot be condensed at the extraction temperature are buried and adsorbed by the growing layer of condensable gas.
En termes generals, la pressió final de la bomba és la pressió de vapor del gas condensat a la temperatura de la placa freda. Quan la temperatura és de 120K, la pressió de vapor de l'aigua ja és inferior a Pa. A una temperatura de 20K, excepte l'heli, el neó i l'hidrogen, les pressions de vapor d'altres gasos també són inferiors a Pa.
Tanmateix, a causa de les diferents temperatures del recipient bombejat i de la placa freda criogènica, la pressió final de la bomba és superior a la pressió de vapor del condensat.
Per a un recipient a temperatura ambient, amb un criopanel de 20K, la pressió final de la bomba és aproximadament 4 vegades la pressió de vapor del condensat.