क्रायोपंप एक वैक्यूम पंप है जो गैस को संघनित करने के लिए कम तापमान की सतह का उपयोग करता है, जिसे कंडेनसेट पंप के रूप में भी जाना जाता है। क्रायोपंप उच्चतम पंपिंग दर और सबसे कम अंतिम दबाव के साथ एक स्वच्छ वैक्यूम प्राप्त कर सकता है, और व्यापक रूप से अर्धचालक और एकीकृत सर्किट के अनुसंधान और उत्पादन में उपयोग किया जाता है, साथ ही साथ आणविक बीम अनुसंधान, वैक्यूम कोटिंग उपकरण, वैक्यूम सतह विश्लेषण उपकरण, आयन प्रत्यारोपण और अंतरिक्ष सिमुलेशन उपकरण, आदि पहलू।
पंपिंग सिद्धांत
क्रायोपम्प के अंदर एक ठंडी प्लेट है जिसे तरल हीलियम या रेफ्रिजरेटर द्वारा बहुत कम तापमान पर ठंडा किया जाता है। यह गैस को संघनित करता है और पंप के अंतिम दबाव के नीचे घनीभूत के वाष्प दबाव को रखता है, ताकि पंपिंग प्रभाव प्राप्त किया जा सके। कम तापमान पंपिंग के मुख्य कार्य कम तापमान संघनन, कम तापमान सोखना और कम तापमान कैप्चर हैं।
(1) कम तापमान संक्षेपण: गैस के अणु ठंडे प्लेट की सतह पर या संघनित गैस परत पर संघनित होते हैं, और संतुलन दबाव मूल रूप से घनीभूत के वाष्प दबाव के बराबर होता है। हवा पंप करते समय, ठंडी प्लेट का तापमान 25K से कम होना चाहिए; हाइड्रोजन पंप करते समय, ठंडी प्लेट का तापमान कम होता है। कम तापमान संक्षेपण और निष्कर्षण संक्षेपण परत की मोटाई लगभग 10 मिमी तक पहुंच सकती है।
(2) कम तापमान सोखना: गैस के अणुओं को एक मोनोमोलेक्यूलर परत (सेंटीमीटर के क्रम में) की मोटाई के साथ ठंडी प्लेट पर लेपित अधिशोषक की सतह पर अधिशोषित किया जाता है। सोखना के लिए संतुलन दबाव एक ही तापमान पर वाष्प दबाव की तुलना में बहुत कम है।
यदि हाइड्रोजन का वाष्प दबाव 20K पर वायुमंडलीय दबाव के बराबर है, तो 20K सक्रिय कार्बन के साथ हाइड्रोजन को अवशोषित करते समय सोखना का संतुलन दबाव Pa की तुलना में कम होता है। यह उच्च तापमान पर क्रायोजेनिक सोखना द्वारा पंपिंग करना संभव बनाता है।
(3) क्रायोजेनिक ट्रैपिंग: गैस अणुओं को निष्कर्षण तापमान पर संघनित नहीं किया जा सकता है, उन्हें संघननीय गैस की बढ़ती परत द्वारा दफन और अधिशोषित किया जाता है।
आम तौर पर, पंप का अंतिम दबाव ठंडी प्लेट के तापमान पर संघनित गैस का वाष्प दबाव है। जब तापमान 120K होता है, तो पानी का वाष्प दबाव पहले से ही Pa से कम होता है। 20K के तापमान पर, हीलियम, नीयन और हाइड्रोजन को छोड़कर, अन्य गैसों के वाष्प दबाव भी Pa की तुलना में कम होते हैं।
हालांकि, पंप किए गए कंटेनर और क्रायोजेनिक कोल्ड प्लेट के विभिन्न तापमानों के कारण, पंप का अंतिम दबाव घनीभूत के वाष्प दबाव से अधिक होता है।
कमरे के तापमान पर एक पोत के लिए, 20K के क्रायोपेनेल के साथ, पंप का अंतिम दबाव घनीभूत के वाष्प दबाव का लगभग 4 गुना है।