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. Vodní vývěva Rychlost proudící kapaliny je dána Bernoulliovou rovnicí: -gv2 + hgg + př = konst 2 p'2 závisí na rozdílu rychlostí a může být menší než atmosférický tlak. Proudící látka nasává okolní prostředí. Vakuová fyzika 1 2 / 47 Obr. 4.35. Vodní vývěva: a) s vnitřním proudem, b) s vnějším proudem J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 3/47 pJkPo) 1 Obr. 4.38. Závislost mezního tlaku vodní vývěvy na teplotě vody J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 = Vakuová fyzika 1 Vodní vývěva • pracuje od atmosférického tlaku • mezní tlak ~ 103 Pa • velká spotřeba vody • může čerpat vodní páru • malá čerpací rychlost Vakuová fyzika 1 5/47 Ejektorové vývěva Jako pracovní tekutinu používají páru Hg, olej), nebo plyn. Pára se přivádí do speciální trysky (Lavalova tryska), kde získává nadzvukovou rychlost. Při mezním tlaku roste zpětný proud páry. Několika stupňové provedení (1 - 6). Vakuová fyzika 1 6 / 47 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 7/47 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 8/47 vstup J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 9/47 p(kPú) 80 60 SO UO 30 20 10 ô 1 1 1 \ 0 12 3b 5 6 f (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 " \ čerpací rychlost 0,61 s-1) vstup ._j tlakový *—1 vzduch výstup Obr. 4.40. Vývěva s proudem vzduchu (firma Varian) U 2 - ventily; i - manometr J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 10 / 47 bar i M/58112/11 - 62 x 30 x 30 mm, 157 g; objem 1 litr vyčerpá za materiály firmy IMI Norgren Ejektorová vývěva potřebuje předčerpat mezní tlak ~ 10~2 Pa, závisí na pracovním med nadzvuková rychlost proudu páry velká hustota proudu páry parametry závisí na použité pracovní kapalině Difúzni vývěva Obr. 4.47. Difúzni vývevy: a) Gaedeho, b) Langmuirova J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 = 13 / 47 ô □ Vakuová fyzika 1 14 / 47 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 19£jl Vakuová fyzika 1 15/47 Mezní tlak je dán Pq = Pq + Pp, závisí na rychlosti proudu páry, ale Pp je funkcí teploty. Pro tlak p ^ po lze čerpací rychlost vyjádřit jako: S = G 1 1 1 + G A0vp G ^ A0vp čerpací rychlost nemůže být větší než vodivost vstupní části vývěvy. Pokud za vodivost dosadíme vodivost otvoru pak 1 11 G = -vaAo =4> S = -vaAn--— 4v P při il, ^> va by byla čerpací rychlost rovna vodivosti G, ale víme, že vp ~ v a S Vakuová fyzika 1 18 / 47 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 proveden J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 20/47 p Ĺmm Hg] L. Pátý: Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968 Vakuová fyzika 1 21/47 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. Srážeče par zamezují přímému vniku par umisťují se blízko vývevy, aby zkondenzované páry odtékaly do vývěvy většinou chlazené vodou snížení čerpací rychlosti o 40 - 60 % Vakuová fyzika 1 23 / 47 L. Pátý: Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968 Vakuová fyzika 1 24 / 47 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 ~ 77 K • 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 ^ 1 nm, 1 g této látky má povrch až 1000 m2 Vakuová fyzika 1 25 / 47 SEM MAG: 25.0 kx WD: 9.08 mm Viewfield: 13.8 |jm Det: SE SEM HV: 5.0 kV Bl: 8.00 zeolit Ä j istá im >sr- MIRA3 TESCAN 2 fjm Performance in nanospace Vakuová fyzika 1 26 / 47 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 27 / 47 Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968 Vakuová fyzika 1 28 / 47 Čerpací systém XPS Vakuová fyzika 1 31 / 47 Vakuová fyzika 1 32 / 47 Vodokružní vývěva Vakuová fyzika 1 33 / 47 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 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 - metalu • vícestupňové provedení Vývevy s transportem molekul z čerpaného prostoru Vývevy založené na tepelné rychlosti molekul Plochy s nízkou teplotou Ti a vysokou teplotou T2 = 600 °C, vyhřívané plochy směrem k výstupu, chlazené plochy směrem ke vstupu. Nemá pohyblivé části, nemá pracovní kapalinu. Vakuová fyzika 1 36 / 47 vo I PV J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 37/47 Vývevy založené na ionizaci molekul plynu ionizace a urychlení elektrickým polem, neutralizace iontu blízko katod L. Pátý: Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha 1968 doutnavý výboj magnetické pole prodlužuje dráhu elektronu, větší pravděpodobnost ionizace potřebuje předčerpat na tlak ~ 10-1 Pa mezní tlak ~ 10~4 Pa značný příkon - neekonomické žádná pracovní kapalina žádné vibrace Adsorpčně transportní vývěva vstup plynu Obr. 4.83. Adsorpčně transportní vývéva 1,2 - komory; 3 - válec; 4,5, 6 - body povrchu válce; 7,8 - přepážky J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 1 40/47 Suché rotační vývevy Schéma rotoru: 1) válec 2) rotor 3) štěrbina rotoru 4) uhlíková lamela 5) sání 6) výfuk 7) vzduchové komory materiály firmy Vacuum Bohemia, Busch Vakuová fyzika 1 41 / 47 ;> O 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Vakuum (mbar(abS)) materiály firmy Vacuum Bohemia, Busch Vakuová fyzika 1 42 / 47 Suché rotační vývevy čerpací rychlost 3 - 500 rrr/h mezní tlak ~ 104 Pa využití • vakuová manipulace a upínání • dřevozpracující průmysl • papírenský průmysl • potravinářský průmysl Modifikovaná Holweckova výveva Holweckova molekulárni výveva Vakuová fyzika 1 45 / 47 1000 100 Cl' CL co 10 ■ 1 I MIH i i urn ©/ I I IT ITH r i i nur lili Míl i i unii ľ 1 Ml"! « r i nur 1 1 MIMI 1 1 M IUI / / / /© 1 / l 1 111111 i i l linii f....... I 1 Ulili i i n nu 1 1 L Ulil iiii nu ĺ i nim i i u im i i nun 1x10 7 1x10 6 1x10 "5 1x10 ^ 1x10 3 1x10 2 1x10 1 1x10° 1x10 1 1x10 2 1x10 3 Torr Inlet Pressure 1. EPX500 2. EPX180 materiály firmy Edwards Vakuová fyzika 1 46 / 47 Modifikovaná Holweckova výveva • čerpací rychlost 170 - 500 m3/h • mezní tlak 10"2 Pa - 10"4 Pa • využití • destilace, sušení • povi a ková n í • litografie Vakuová fyzika 1 47/47