klik hier - cursus vacuümtechniek
klik hier - cursus vacuümtechniek
klik hier - cursus vacuümtechniek
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Cursus<br />
Vacuümtechniek<br />
Week 13<br />
Opslagpompen<br />
Cursus Vacuümtechniek 1
Programma<br />
• Nog even iets van de vorige keer: desorptie door<br />
elektronen<br />
• Opslagpompen behandelen<br />
• Opdrachten:<br />
– 4.9*<br />
– 4.10*<br />
– 4.11<br />
– 4.13*<br />
– 4.15<br />
– 4.16<br />
Cursus Vacuümtechniek 2
Cursus Vacuümtechniek 3
Cursus Vacuümtechniek 4
Vacuümpompen<br />
transportpompen opslagpompen<br />
verdringingspompen<br />
membraanpomp<br />
draaischuifpomp<br />
vloeistofringpomp<br />
klauwpomp<br />
Rootspomp<br />
impulsoverdrachtpompen<br />
diffusiepomp<br />
turbomoleculairpomp<br />
sorptiepompen<br />
kryopompen<br />
getterpompen<br />
getterionenpompen<br />
Cursus Vacuümtechniek 5
Transportpompen<br />
Overzicht vacuumpompen<br />
Verdringingspompen<br />
zuigerpomp<br />
membraanpomp<br />
draaischuifpomp<br />
vloeistofringpomp<br />
rootspomp<br />
klauwenpomp<br />
schroefpomp<br />
Vloeistofstraalpompen<br />
waterstraalpomp<br />
Dampstroompompen<br />
dampstraalpomp<br />
boosterpomp<br />
diffusiepomp<br />
Moleculairpompen<br />
turbomoleculairpomp<br />
molecular dragpomp<br />
Sorptiepompen<br />
geactiveerde kool<br />
silica-gel<br />
zeolieten (aluminiumsilicaat)<br />
cryopomp<br />
Getterpompen<br />
Niet verdampende getters:<br />
S.A.E.S.-pompen<br />
Verdampende getters:<br />
titanium/barium<br />
Getterionenpompen<br />
sputterionenpomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 6<br />
Opslagpompen
1. sorptiemateriaal<br />
2. geleidingsribben<br />
3. vloeibare stikstofdoorlaat<br />
4. overdruk ventiel<br />
Zeolietpomp<br />
• zeoliet of “molecular sieve”<br />
• oppervlak van 1 g zeoliet:<br />
ca 1000 m 2<br />
•5x10 14 moleculen per cm 2<br />
adsorberen<br />
• voor 1 g zeoliet: 5x10 21<br />
gasdeeltjes<br />
• oftewel: 0,2 liter lucht van 10 5<br />
Pa en 20 o C<br />
• door kleine poriën ook grote<br />
verblijftijd<br />
dN s 24 p.<br />
A.<br />
s s −Q<br />
/ RT<br />
= 2,<br />
63 . 10<br />
− e<br />
dt<br />
M . T g τ 0<br />
Cursus Vacuümtechniek 7<br />
N<br />
S
Zeolietpomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 8
Structuur zeoliet<br />
Cursus Vacuümtechniek 9
Model van gas aan oppervlak<br />
Uit:<br />
Interactions of CCl 4 with Thin D 2 O<br />
Amorphous Ice Films,<br />
Part I: A Nanoscale Probe of Ice Morphology<br />
V. Sadtchenko, K. Knutsen, Clayton F. Giese,<br />
and W. Ronald Gentry*<br />
Department of Chemistry, UniVersity of Minnesota,<br />
207 Pleasant Street SE, Minneapolis, Minnesota 55455<br />
Received: July 27, 1999; In Final Form: December 15, 1999<br />
J. Phys. Chem. B 2000, 104, 2511-2521<br />
Cursus Vacuümtechniek 10
met<br />
Adsorptie-isothermen<br />
Cursus Vacuümtechniek 11
Adsorptie-isothermen (vervolg)<br />
q ad<br />
[Pa.m 3 .kg -1]<br />
10 6<br />
10 5<br />
10 4<br />
10 3<br />
10 2<br />
10 1<br />
10 0<br />
10 -1<br />
10 -2<br />
stikstof - 195 o C<br />
stikstof 20 o C<br />
100 10-4 101 10-5 10-3 10-2 10-1 102 103 104 105 p (Pa)<br />
Cursus Vacuümtechniek 12
dN<br />
dt<br />
Opgave 4.9:<br />
i<br />
=<br />
Adsorptie-isothermen zeoliet<br />
2,<br />
63.<br />
10<br />
24<br />
Formule 1.50<br />
p<br />
M.<br />
T<br />
g<br />
Aantal deeltjes, dat per seconde op 1 m 2 botst<br />
Cursus Vacuümtechniek 13
q ad<br />
[Pa.m 3 .kg -1]<br />
Adsorptie-isothermen van zeoliet<br />
10 6<br />
10 5<br />
10 4<br />
10 3<br />
10 2<br />
10 1<br />
10 0<br />
10 -1<br />
10 -2<br />
stikstof - 195 o C<br />
stikstof 20 o C<br />
100 10-4 101 10-5 10-3 10-2 10-1 102 103 104 105 p (Pa)<br />
Cursus Vacuümtechniek 14
Zeolietpomp en helium/neon<br />
q ad<br />
[Pa.m 3 .kg -1]<br />
10 6<br />
10 5<br />
10 4<br />
10 3<br />
10 2<br />
10 1<br />
10 0<br />
10 -1<br />
10 -2<br />
stikstof - 195 o C<br />
helium - 195 o C<br />
neon - 195 o C<br />
stikstof 20 o C<br />
100 10-4 101 10-5 10-3 10-2 10-1 102 103 104 105 p (Pa)<br />
Verpompen van helium: helium<br />
na elkaar pompen met twee zeolietpompen<br />
en gebruik maken van meesleureffect<br />
Cursus Vacuümtechniek 15
Samenstelling lucht<br />
Cursus Vacuümtechniek 16
Verpompen van lucht (met helium en neon)<br />
Procedure I<br />
• Bij de start vanaf 1<br />
atmosfeer worden eerst<br />
beide afsluiters A en B<br />
geopend en pomp I<br />
gekoeld.<br />
• Wanneer de druk in V<br />
niet verder daalt, wordt<br />
afsluiter A gesloten en<br />
pomp II gekoeld.<br />
• Met deze werkwijze ligt<br />
de einddruk bij ca. 10-1 Pa en bestaat (praktisch)<br />
volledig uit helium en<br />
neon.<br />
Cursus Vacuümtechniek 17
Helium en neon verpompen<br />
overschakelen bij:<br />
Procedure II<br />
• Beide pompen worden bij gesloten<br />
afsluiters A en B tegelijk afgekoeld.<br />
• Vervolgens wordt eerst afsluiter A<br />
geopend. In de nu optredende<br />
viskeuze luchtstroom naar pomp I<br />
wordt een belangrijk deel van de in V<br />
aanwezige helium+neon<br />
meegetransporteerd.<br />
meegetransporteerd<br />
• De essentie van procedure II is nu om<br />
A voldoende tijdig weer te sluiten. sluiten<br />
Zouden we <strong>hier</strong>mee wachten totdat de<br />
evenwichtsdruk wordt bereikt, dan zou<br />
een groot deel van het afgevoerde<br />
helium+neon de kans krijgen om weer<br />
terug te diff diffunderen<br />
underen naar V . Om dit<br />
te voorkomen dient A nog tijdens de<br />
viskeuze stroming naar pomp I te<br />
worden gesloten.<br />
• Daarna wordt afsluiter B naar pomp II<br />
geopend.<br />
Cursus Vacuümtechniek 18
Opstelling met sorptiepompen<br />
Cursus Vacuümtechniek 19
Helium verpompen met zeolietpomp<br />
• Hoe zou je dit met<br />
drie pompen doen ?<br />
Cursus Vacuümtechniek 20
Dampdrukcurves<br />
o: kritische temperatuur<br />
•: triplepunt<br />
Cursus Vacuümtechniek 21
Dampdrukken diverse materialen<br />
Cursus Vacuümtechniek 22
sorptie:Adsorption of gas molecules with low<br />
surface coverage, coverage to avoid the effect of the<br />
vapour pressure of the condensate. Increasing<br />
the effective surface area by a coating with a<br />
large specific surface area e.g. charcoal. charcoal -><br />
Adsorption isotherms.<br />
Cryopomp en oppervlak<br />
cryotrapping:Cryo-sorption of a gas e.g. H2 or He with a<br />
high vapour pressure in the presence of an easily<br />
condensable carrier gas e.g. Ar<br />
condensatie: adsorption in<br />
multi-layers -> limitation due to the<br />
vapour pressure of the condensed gas<br />
Cursus Vacuümtechniek 23
Kryopomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 24
Kryopomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 25
Kryopomp<br />
1. 80 K Kryovlak<br />
2. kryocondensatievlak<br />
3. 20 K kryosorptiegedeelte<br />
4. 80 K chevron baffle<br />
5. aansluiting aan koelmachine<br />
actieve kool (gelijmd)<br />
energieverlies (:)<br />
( 4 4 ) T T −<br />
omg<br />
opp<br />
( 4 4 ) ( 4 4<br />
300 − 20 of 80 − 20 )<br />
80 K scherm scheelt<br />
factor 200 !!<br />
Cursus Vacuümtechniek 26
Kryopomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 27
*Single-gauge speed dome*<br />
• Single-gauge speed dome, with<br />
blackened disk radiator, used to<br />
measure the thermal radiation<br />
tolerance of a cryopump<br />
Cursus Vacuümtechniek 28
*Cryopump vibration measurement system*<br />
Cursus Vacuümtechniek 29
Kryopomp opstelling<br />
Cursus Vacuümtechniek 30
Animatie kryopomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 31
Animatie kryopomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 32
*Isothermen van waterstof op oppervlakken*<br />
Cursus Vacuümtechniek 33
Cursus Vacuümtechniek 34
Cursus Vacuümtechniek 35
S.A.E.S.getterpomp<br />
2<br />
3<br />
1. dwarsdoorsnede<br />
pompelement<br />
2. verwarmingselement<br />
3. pompelement<br />
4. watergekoelde<br />
pompomhulling<br />
Cursus Vacuümtechniek 36
Non-evaporable getter (NEG)<br />
Cursus Vacuümtechniek 37
Werkingsprincipe NEG<br />
Cursus Vacuümtechniek 38
Verschillen uitvoeringen NEG<br />
Cursus Vacuümtechniek 39
*Relatie n(H 2) in getter en p(H 2) in systeem*<br />
M ⎛ 1<br />
1 ⎞<br />
t =<br />
⎜ −<br />
⎟<br />
⎟10<br />
F ⎝ qf<br />
qi<br />
⎠<br />
⎛ B<br />
−⎜<br />
A−<br />
⎝ T<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
Cursus Vacuümtechniek 40
Isothermen NEG<br />
Cursus Vacuümtechniek 41
NEG-pompen<br />
Cursus Vacuümtechniek 42
NEG wafer-getter<br />
Cursus Vacuümtechniek 43
*Waterstof in NEG*<br />
Cursus Vacuümtechniek 44
*Waterstof in NEG*<br />
Cursus Vacuümtechniek 45
Pompsnelheid NEG-pomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 46
*NEG pomp*<br />
Cursus Vacuümtechniek 47
Opstelling met Titanium sublimatiepomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 48
Ti sublimatiepomp (TSP)<br />
Cursus Vacuümtechniek 49
Titanium sublimatiepomp<br />
2<br />
3<br />
1.gasmoleculen<br />
2.titaandamp<br />
3.titaandraadhouder<br />
Cursus Vacuümtechniek 50
Titanium sublimatiepomp (vervolg)<br />
Ti-ball, titaansublimatiebron,<br />
waarbij de verhitting geschiedt<br />
m.b.v. warmtestraling, vanaf een<br />
binnen de holle titaanbol<br />
aanwezigegloeidraad<br />
Titaansublimatiebron, waarbij<br />
verhitting plaatsvindt via<br />
elektronenbombardement<br />
Cursus Vacuümtechniek 51
Ti-sublimatiepomp (Fig. 4)<br />
Cursus Vacuümtechniek 52
Ti-sublimatiepomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 53
Ti-sublimatiepomp<br />
waarom niet ?<br />
Cursus Vacuümtechniek 54
Ti-sublimatiepomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 55
Ionen-getter-pomp, diode cell<br />
Cursus Vacuümtechniek 56
Standard diode cell<br />
Cursus Vacuümtechniek 57
Pompsnelheidskromme standaard diode cel<br />
Cursus Vacuümtechniek 58
Pompstroom versus druk<br />
Cursus Vacuümtechniek 59
Diode cell with tantalum and slotted cathode<br />
Triode cell configuration<br />
Cursus Vacuümtechniek 60
Getterionenpomp<br />
1.magneet<br />
2.titaniumkathode<br />
3.honingraatvormige anode<br />
Werking:<br />
1.gasdeeltje geïoniseerd en kathode ingeschoten<br />
2.ion kan schoon titanium wegsputteren (verstuiven)<br />
3.gebonden gas door opeenhoping begraven<br />
Bij edelgassen (vooral argon): herineringseffect = eerder<br />
begraven argon kan weer vrij komen (argoninstabiliteiten)<br />
Cursus Vacuümtechniek 61
Getterionenpomp<br />
Vacuümaansluiting<br />
Hoogspanningsdoorvoer<br />
Magneten<br />
Cursus Vacuümtechniek 62
Getterionenpomp en edelgassen<br />
“Slotted Cathode” pomp<br />
1. Ti-kathodes voorzien van<br />
sleuven<br />
2. Axiaal magneetveld<br />
3. Anode<br />
4. Gasion<br />
5. Plaats waar verstoven Ti<br />
edelgas begraaft<br />
Cursus Vacuümtechniek 63
Getter ionen pomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 64
Diode- en triode GIP<br />
Cursus Vacuümtechniek 65
Pompsnelheidscurves GIP<br />
Cursus Vacuümtechniek 66
Triode pomp<br />
Cursus Vacuümtechniek 67
-5 kV<br />
Getterionenpomp van triode type<br />
B<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
collector<br />
titanium kathode<br />
anode<br />
titanium kathode<br />
collector<br />
Getterionenpomp van triode type: kathodes hebben zelfde<br />
honingraatstructuur als anode; anode staat op aarde<br />
Cursus Vacuümtechniek 68
Pompsnelheid getterionenpompen<br />
Diodepomp met vlakke kathodes en triodepomp<br />
Pompsnelheid genormeerd op stikstof<br />
Cursus Vacuümtechniek 69
UHV-opstelling met IGP en zeolietpompen<br />
• Geef aan hoe je van af<br />
105 Pa hoogvacuüm kunt<br />
bereiken<br />
– let daarbij op het slim<br />
gebruiken van de drie<br />
zeolietpompen om helium<br />
uit de buitenlucht weg te<br />
pompen<br />
• Wat mis je <strong>hier</strong> eigenlijk<br />
nog om van af 105 Pa<br />
hoog-vacuüm te halen ?<br />
Cursus Vacuümtechniek 70
Animatie GIP<br />
Cursus Vacuümtechniek 71
Uitstookbare vacuümopstelling<br />
Conflat flange-<br />
Copper seal<br />
Cleaning agent-<br />
Methanol<br />
Thermocouple<br />
Bake out power<br />
control- Variac +<br />
Transformer<br />
Heating tape-<br />
Bake out<br />
Cursus Vacuümtechniek 72
Change language