Vývevy s transportem molekul z čerpaného prostoru
Paroproudové vývevy
Molekuly plynu získávají dodatečnou rychlost ve směru čerpání prostřednictvím proudu pracovní látky(voda, pára, plyn). Většinou je nutné tyto vývěvy před čer pá vat.
Vakuová fyzika 1
1 / 39
Vodní vývěva
Rychlost proudící kapaliny je dána Bernoulliovou rovnicí:
1    2 .
-gv + hgg + p = konst
p'2 závisí na rozdílu rychlostí a může být menší než atmosférický tlak. Proudící látka nasává okolní prostředí.
Vakuová fyzika 1
2/39
b)
í ^--^čerpaný I
plyn
odtok vody o plynu
čerpaný
voda
odtok vody a plynu
Obr. 4.35. Vodní vývěva:
a) s vnitřním proudem, b) s vnějším proudem
1_
1J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ►   i ono
3/39
Vakuová fyzika 1
Vakuová fyzika 1
Vodní vývěva
• pracuje od atmosférického tlaku
• mezni tlak ~ 103 Pa
• velká spotřeba vody
• může čerpat vodní páru
• malá čerpací rychlost
Vakuová fyzika 1 5/39
p(kOa)
K
0  1   2 3  4   5 6
z (min)
Obr. 4.39. Čerpací charakteristika vývěvy s proudem vzduchu. (Objem čerpaného systému 1001, tlak čerpacího vzduchu 600 kPa, spotřeba vzduchu 5 až 8 kg h ~1, čerpací rychlost 0,61 ')
Obr. 4.40. Vývěva s proudem vzduchu (firma Varian)
1,2 - ventily; 3 - manometr
3_
3J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 198t ► < i ► < B ►   a -OiO
6/39
Vakuová fyzika 1
Ejektorové vývěva
Jako pracovní tekutinu používají páru (H2O, Hg, olej). Pára se přivádí do speciální trysky (Lavalova tryska) , kde získává nadzvukovou rychlost. Při mezním tlaku roste zpětný proud páry. Několika stupňové provedení, při 4-6 stupních muže pracovat proti atmosférickému tlaku.
Vakuová fyzika 1
7/39
4
4J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ►   i ono
8/39
Vakuová fyzika 1
5
5J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ►   i -ono
9/39
Vakuová fyzika 1
vstup
6_
6J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ►   i ono
10 / 39
Vakuová fyzika 1
Ejektorová vývěva
• potřebuje předčerpat
• mezní tlak ~ 10~2 Pa
• nadzvuková rychlost proudu páry
• velká hustota proudu páry
• parametry závisí na použité pracovní kapalině
Vakuová fyzika 1
Difúzni vývěva
Obr. 4.47. Difúzni vývevy: a) Gaedeho, b)Langmuirova
7_
7J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ►   i ono
Vakuová fyzika 1
12 / 39
v
f
1
ľ
a □ ► 4 (5? ► <
Vakuová fyzika 1
8_
8J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ►   i ono
14 / 39
Vakuová fyzika 1
Mezní tlak je dán P'0 = Pq + Pp, závisí na rychlosti proudu páry, ale Pp je funkcí teploty. Pro tlak p S> Po lze čerpací rychlost vyjádřit jako:
S = G 1
1 + _G_     .1 + _l_
S0vp       G S0vp
čerpací rychlost nemůže být větší než vodivost vstupní části vývěvy. Pokud za vodivost dosadíme vodivost otvoru pak
r     1    c       c     1    c 1
G = -va50     S = -ri/a5o
při vp S> i/a by byla čerpací rychlost rovna vodivosti G, ale víme, že vD ~ va =4> S < G.
Vakuová fyzika 1
15 / 39
Pracovní kapaliny difúzních vývěv
v minulosti Hg, parafín,..
dnes se používají oleje, požadujeme nízkou tenzi par, stálost při provozu (odolnost vůči štěpení), odolnost proti oxidaci
• minerální oleje
• směs uhlovodíků
• dochází k částečnému rozkladu v důsledku vysoké teploty
• zlepšení mezního tlaku použitím trakčních difúzních vývěv
• silikonové oleje
• olejové sloučeniny křemíku, polysiloxanové řetězce
• tenze par ~ 10~8 Pa
• chemické odolnost a stálost, dlouhá životnost
Vakuová fyzika 1
16 / 39
Frakční difúzni vývěvy
9
9J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ►   i ono
17 / 39
Vakuová fyzika 1
Difúzni vývěvy
• potřebuje předčerpat nejčastěji rotační vývevou
• mezní tlak ~ 10~7 Pa
• pracovní kapalina Hg, parafín, nejčastěji olej
• požadavky na pracovní kapalinu
• nízká tenze par
• stálost při provozu - odolnost proti štěpení
• odolnost proti oxidaci
• jednoduchá konstrukce; jedno, nebo vícestupňové provedení
Vakuová fyzika 1
18 / 39
10
10J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ►   i ono
19 / 39
Vakuová fyzika 1
10° 10* 70"4 10-* m'
p Ĺmm Hgl
L. Pátý: Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968
Vakuová fyzika 1 __20 / 39
Zamezení vniku olejových par do čerpaného prostoru
Mechanizmus vniku par:
• přímé vstřikování páry
• difúze páry
K zamezení vniku olejových par do čerpaného prostoru se používají:
• srážeče par
• lapače par - zpravidla chlazené
Použití těchto zařízení snižuje čerpací rychlost vývěvy. V současné době je trend nahradit rotační olejové vývěvy suchými vývevami (membránové, scroll,... ), které nepoužívají při čerpání olej, nebo jiné kapaliny a nahradit difúzni vývěvy turbomolekulárními vývevami.
Vakuová fyzika 1
21 / 39
Srážeče par
• zamezují přímému vniku par
• umisťují se blízko vývěvy, aby zkondenzované páry odtékaly do vývěvy
• většinou chlazené vodou
• snížení čerpací rychlosti o 40-60%
Vakuová fyzika 1
22 / 39
12
12L. Pátý: Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968< □ ► *s ►
23 / 39
Vakuová fyzika 1
Lapače par
Zamezují vstupu difundujících molekul páry do čerpaného prostoru, umístění blízko čerpaného prostoru. Princip činnosti:
• povrch na nízké teplotě - vymrazovačky, nejčastější chlazení pomocí tekutého dusíku ~ 77K
nastává čerpání vlivem nízké teploty
• hladina chladící kapaliny nesmí kolísat
• molekuly zůstávají na povrchu - difúze po povrchu
• povrch pokrytý absorpční látkou
• měděná folie
• molekulová síta - zeolity, obsahují dutina a kanálky o velikosti ~ lnm, lg této látky má povrch až 1000m2
Vakuová fyzika 1
24 / 39
SEM MAG: 25.0 kx	WD: 9.08 mm	II       i i i i j                      MIRA3 TESCAN	
View field: 13.8 um	Det: SE	2 um	
SEM HV: 5.0 kV	Bl: 8.00	Performance in nanospace	
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
Vakuová fyzika 1
26 / 39
14_
14L. Pátý: Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968< □ ► *s ►
27 / 39
Vakuová fyzika 1
Čerpací systém XPS
Vakuová fyzika 1
28 / 39
Vakuová fyzika 1
29 / 39
Vakuová fyzika 1
30 / 39
Vakuová fyzika 1
31 / 39
Vodokružní výveva
16J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1983?    < g ► < š ►    -š -00.0
33 / 39
Vakuová fyzika 1
Vodokružní vývěva
• pracuje od atmosférického tlaku
• mezní tlak ~ 102 Pa
• velká spotřeba vody, zpravidla uzavřený okruh
• může čerpat vodní páru
• velká čerpací rychlost
• využití zejména v průmyslu
• chemicky odolná, nevadí ji drobné částice - metalurgie
• vícestupňové provedení
Vakuová fyzika 1
Vývevy s transportem molekul z čerpaného prostoru
Vývevy založené na tepelné rychlosti molekul
Plochy s nízkou teplotou 7~i a vysokou teplotou 7~2 = 600°C, vyhřívané plochy směrem k výstupu, chlazené plochy směrem ke vstupu. Nemá pohyblivé části, nemá pracovní kapalinu.
Vakuová fyzika 1
35 / 39
vp
1
PV
17
7J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
00.0
Vakuová fyzika 1
L. Pátý: Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968< □ ► <9 ►
37 / 39
Vakuová fyzika 1
• doutnavý výboj
• magnetické pole prodlužuje dráhu elektronu, větší pravděpodobnost ionizace
• potřebuje předčerpat na tlak ~ 10~1Pa
• mezní tlak ~ 10~4 Pa
• značný příkon - neekonomické
• žádná pracovní kapalina
• žádné vibrace
Vakuová fyzika 1
38 / 39
Adsorbčně transportní vývěva
vstup plynu
Obr. 4.83. Adsorpčně transportní vývžva
1,2 - komory; i - válec; 4, 5,6- body povrchu válce;
7,8 - přepážky
vfotup t „ do primární vývevy
19
J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981
Vakuová fyzika 1
39 / 39