How to Select the Proper Ion Pump

Význam tématu

Ionové pumpy jsou základním nástrojem pro dosažení ultravysokého vakua (UHV) a extrémně vysokého vakua (XHV). Jejich čistý a bezúdržbový provoz, schopnost čerpat různé plynné složky a dlouhá životnost jsou klíčové pro aplikace v analytické chemii, elektronice a výzkumu vakua.

Cíle a přehled studie

Dokument popisuje postup výběru optimální ionové pumpy a doplňků na základě parametrů systému a požadavků provozu:

• volba velikosti a flanže pro minimalizaci ztrát vodivosti
• porovnání tří typů čerpacích elementů (Diode, StarCell, Noble Diode)
• výběr řídicí jednotky (IPCMini, 4UHV) a vhodného konektoru
• rozšíření o titanovou sublimaci (TSP) a nonevaporable getter (NEG)

Použitá metodika a instrumentace

Ionové pumpy Agilent VacIon Plus nabízejí výkon od 2 do 1 000 L/s při různých CF flanžích (DN16–DN250). Tři elementy se liší konfigurací a výkonem:

• Diode: vysoká rychlost pro getterovatelné plyny (např. vodík)
• StarCell: hvězdicový tvar elementu, vyvážená čerpací rychlost pro getterovatelné i vzácné plyny
• Noble Diode: vylepšené čerpání vzácných plynů na úkor části getterovatelného výkonu

Řídicí jednotky IPCMini (1 kanál, přesnost <1 nA, kompatibilní do 500 L/s) a 4UHV (1–4 kanály, vyšší výkon) jsou dostupné s Fischer nebo SHV konektory. Speciální přívody (miniaturizované, Varian Diode) a kabely umožňují přizpůsobení starším i novým systémům.

Titanová sublimace (TSP) s kryopanelem nebo ambient shieldem zvyšuje rychlosti pro getterovatelné plyny, zatímco NEG čipy poskytují dlouhodobou stabilitu bez opakované aktivace v tlacích pod 10⁻¹⁰ mbar.

Hlavní výsledky a diskuse

• Diode element dosahuje nejvyšší rychlosti pro getterovatelné plyny, ale je citlivý na časté větrání
• StarCell nabízí univerzální řešení s vyváženým výkonem pro různé plyny
• Noble Diode je optimální tam, kde jsou prioritou vzácné plyny
• IPCMini poskytuje přesné měření tlaku a je vhodný pro kompaktní aplikace
• 4UHV umožňuje řízení více pump a napájení silnějších elementů
• Kombinace TSP a ionové pumpy zrychluje odčerpání a zvyšuje kapacitu pro getterovatelné plyny
• CombiNEG je efektivní pro dlouhodobé vakuum bez potřeby časté aktivace

Přínosy a praktické využití metody

• náměření bez vibrací a nízký hluk vhodné pro citlivé analýzy
• integrované čtení tlaku z řídicích jednotek usnadňuje monitoring
• rozšíření o TSP/NEG prodlužuje intervaly údržby
• volba konektorů a komunikačních protokolů zajišťuje kompatibilitu s existující infrastrukturou
• široké spektrum velikostí a výkonů umožňuje nasazení od laboratorních až po průmyslové systémy

Budoucí trendy a možnosti využití

• další miniaturizace řídicích modulů a podpora Ethernet/Profibus
• nové materiály elementů pro specifické aplikace a náročné plyny
• hybridní systémy kombinující ionové pumpy s kryopanelem, TSP a NEG
• integrace s platformami Industry 4.0, IoT a prediktivní údržbou

Závěr

Krok za krokem popsané kritérium výběru ionové pumpy, elementů a řídicí techniky pomáhá optimalizovat vakuové systémy pro širokou škálu aplikací. Moduly TSP a NEG rozšiřují možnosti a zvyšují spolehlivost dlouhodobého provozu.