একটি ক্রিওপাম্প হল একটি ভ্যাকুয়াম পাম্প যা গ্যাসকে ঘনীভূত করতে একটি নিম্ন তাপমাত্রার পৃষ্ঠ ব্যবহার করে, এটি একটি কনডেনসেট পাম্প নামেও পরিচিত। ক্রায়োপাম্প হল ভ্যাকুয়াম পাম্প যার সর্বনিম্ন চূড়ান্ত চাপ এবং সর্বোচ্চ পাম্পিং হার একটি পরিষ্কার ভ্যাকুয়াম পাওয়ার জন্য। এটি ব্যাপকভাবে সেমিকন্ডাক্টর এবং ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট গবেষণা এবং উত্পাদন, সেইসাথে আণবিক মরীচি গবেষণা, ভ্যাকুয়াম আবরণ সরঞ্জাম, ভ্যাকুয়াম পৃষ্ঠ বিশ্লেষণ যন্ত্র, আয়ন ইমপ্লান্টার এবং স্থান সিমুলেশন ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। ডিভাইস, ইত্যাদি
পাম্পিং নীতিটি তরল হিলিয়াম বা ক্রায়োপাম্পের একটি রেফ্রিজারেটরের দ্বারা খুব কম তাপমাত্রায় ঠান্ডা করা একটি ঠান্ডা প্লেট দিয়ে সজ্জিত। এটি গ্যাসকে ঘনীভূত করে এবং পাম্পের চূড়ান্ত চাপের নিচে কনডেনসেটের বাষ্পের চাপ রাখে, যাতে পাম্পিং প্রভাব অর্জন করা যায়। নিম্ন তাপমাত্রার পাম্পিং এর প্রধান কাজগুলি হল নিম্ন তাপমাত্রা ঘনীভবন, নিম্ন তাপমাত্রা শোষণ এবং নিম্ন তাপমাত্রা ক্যাপচার।
① নিম্ন তাপমাত্রার ঘনীভবন: গ্যাসের অণুগুলি ঠান্ডা প্লেটের পৃষ্ঠে বা ঘনীভূত গ্যাস স্তরে ঘনীভূত হয় এবং ভারসাম্যের চাপ মূলত ঘনীভূত বাষ্পের চাপের সমান। বায়ু পাম্প করার সময়, ঠান্ডা প্লেটের তাপমাত্রা 25K এর চেয়ে কম হতে হবে; হাইড্রোজেন পাম্প করার সময়, ঠান্ডা প্লেটের তাপমাত্রা কম হয়। নিম্ন-তাপমাত্রার ঘনীভবন এবং নিষ্কাশন ঘনীভবন স্তরের বেধ প্রায় 10 মিমি পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।
②নিম্ন তাপমাত্রা শোষণ: গ্যাসের অণুগুলি একটি মনোমোলিকুলার স্তরের পুরুত্ব (10-8 সেমি ক্রম) সহ ঠান্ডা প্লেটে প্রলিপ্ত শোষণকারীর পৃষ্ঠে শোষিত হয়। শোষণের জন্য ভারসাম্যের চাপ একই তাপমাত্রায় বাষ্পের চাপের তুলনায় অনেক কম। উদাহরণস্বরূপ, 20K-এ হাইড্রোজেনের বাষ্প চাপ বায়ুমণ্ডলীয় চাপের সমান, এবং 20K সক্রিয় কার্বন হাইড্রোজেন শোষণ করলে শোষণ ভারসাম্যের চাপ 10-8 Pa-এর চেয়ে কম। এটি উচ্চ তাপমাত্রায় ক্রায়োজেনিক শোষণ দ্বারা পাম্পিং করা সম্ভব করে তোলে।
③Cryogenic trapping: গ্যাসের অণুগুলি যেগুলি নিষ্কাশন তাপমাত্রায় ঘনীভূত করা যায় না সেগুলিকে সমাহিত করা হয় এবং ঘনীভূত গ্যাসের ক্রমবর্ধমান স্তর দ্বারা শোষণ করা হয়।
সাধারণভাবে বলতে গেলে, পাম্পের চূড়ান্ত চাপ হল ঠান্ডা প্লেটের তাপমাত্রায় ঘনীভূত গ্যাসের বাষ্পের চাপ। যখন তাপমাত্রা 120K হয়, তখন জলের বাষ্পের চাপ ইতিমধ্যেই 10-8 Pa-এর চেয়ে কম হয়৷ তাপমাত্রা যখন 20K হয়, হিলিয়াম, নিয়ন এবং হাইড্রোজেন বাদে, অন্যান্য গ্যাসের বাষ্পের চাপও {{3} এর চেয়ে কম হয়৷ } Pa. যাইহোক, পাম্প করা পাত্র এবং ক্রায়োজেনিক কোল্ড প্লেটের বিভিন্ন তাপমাত্রার কারণে, পাম্পের চূড়ান্ত চাপ কনডেনসেটের বাষ্পের চাপের চেয়ে বেশি। কক্ষ তাপমাত্রায় একটি পাত্রের জন্য, 20K এর একটি ক্রায়োপ্যানেল সহ, পাম্পের চূড়ান্ত চাপ ঘনীভূত বাষ্পের চাপের প্রায় 4 গুণ।
টাইপ ক্রিওপাম্পগুলিকে দুটি প্রকারে ভাগ করা হয়েছে: ইনজেকশন লিকুইড হিলিয়াম ক্রিওপাম্প এবং ক্লোজড-সার্কিট গ্যাস হিলিয়াম রেফ্রিজারেটর ক্রিওপাম্প।
①ইনজেক্টেড লিকুইড হিলিয়াম ক্রায়োপাম্প: এটি প্রধানত একটি তরল হিলিয়াম ধারক, একটি পাম্প বডি এবং একটি বাফেলের সাথে সংযুক্ত একটি তরল নাইট্রোজেন গহ্বর দ্বারা গঠিত। তরল হিলিয়ামের ব্যবহার কমানোর জন্য, তরল হিলিয়াম পাত্রের বাইরের প্রাচীর একটি দ্বি-স্তর তাপ নিরোধক প্রাচীর গ্রহণ করে এবং এর মধ্যে খালি করা হয়।
যখন পাম্পটি 10-6 Pa চাপে পূর্ব-পাম্প করা হয়, তখন এতে তরল নাইট্রোজেন এবং তরল হিলিয়াম ঢেলে দেওয়া হয় এবং গ্যাসটি 4.2K এর কার্যকারী ঠান্ডা প্লেটে ঘনীভূত হয়। প্রি-পাম্পিংয়ের পরে, হিলিয়াম এবং হাইড্রোজেনের আংশিক চাপ 10-12 Pa এর ক্রমে থাকে, তাই পাম্পটি 10-11 Pa এর নীচে চূড়ান্ত চাপ পেতে পারে। যদি তরল হিলিয়াম পাত্রটি খালি করা হয় এবং ডিকম্প্রেস করা হয় 6650 Pa, তরল হিলিয়ামের তাপমাত্রা 2.3K এ হ্রাস করা যেতে পারে এবং নিম্ন সীমা চাপ পাওয়া যেতে পারে।
②ক্লোজ সার্কিট গ্যাস হিলিয়াম রেফ্রিজারেটরের ক্রায়োজেনিক পাম্প: এটি একটি নতুন ধরনের ক্রায়োজেনিক পাম্প যা 1970-এর দশকে উপস্থিত হয়েছিল (ছবিতে)। এই পাম্প হিলিয়াম গ্রাস করে না, পরিচালনা করা সহজ, রক্ষণাবেক্ষণ করা সহজ এবং ক্রমবর্ধমানভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে। রেফ্রিজারেটরের হিমায়ন মাধ্যম হল গ্যাস হিলিয়াম, প্রাথমিক কোল্ড প্লেটের তাপমাত্রা হল 50-100K, যা জলীয় বাষ্পকে ঘনীভূত করতে এবং অন্যান্য গ্যাসকে ঠান্ডা করতে ব্যবহৃত হয়; সেকেন্ডারি কোল্ড প্লেটের তাপমাত্রা হল 10-20K, যা নাইট্রোজেন, অক্সিজেন এবং আর্গন এবং অন্যান্য গ্যাসকে ঘনীভূত করতে ব্যবহৃত হয়।
সেকেন্ডারি কোল্ড প্লেটের অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠটি সক্রিয় কার্বন দ্বারা আবৃত থাকে। সক্রিয় কার্বনের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল হল 500-2500 m2/g, এবং এর কম তাপমাত্রায় হিলিয়াম, নিয়ন এবং হাইড্রোজেনের জন্য শক্তিশালী শোষণ ক্ষমতা রয়েছে। কোল্ড প্লেটটি অক্সিজেন-মুক্ত তামা দিয়ে তৈরি, এবং নির্গমন কমাতে পৃষ্ঠটি একটি আয়নার স্তরে পালিশ করা হয়। পাম্পের চূড়ান্ত চাপ হল 10-7 ~ 10-8 Pa, কাজের চাপের পরিসীমা হল 10-1 ~ 10-7 Pa, এবং প্রাক-পাম্পিং চাপ 1 Pa হতে হবে .
সমাপ্ত পণ্যের পাম্পিং রেট 60,000 লিটার/সেকেন্ডে পৌঁছেছে (1 লিটার=10-3 m3)। উপরন্তু, প্রক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য অনুযায়ী, বায়ু নিষ্কাশন ঠান্ডা প্লেট পাম্প করা পাত্রে ব্যবস্থা করা যেতে পারে, এবং বায়ু নিষ্কাশন হার 106 লিটার/সেকেন্ডের বেশি পৌঁছতে পারে।
কম তাপ লোড তেল পাম্পের তাপ লোড প্রধানত গ্যাসের ঘনীভবন তাপ এবং পার্শ্ববর্তী প্রাচীরের দীপ্তিময় তাপ কার্যকারী ঠান্ডা প্লেটের মুখোমুখি। ঘনীভবনের তাপ গ্যাসের প্রকারের সাথে সম্পর্কিত। 80K এবং 133.322 Pa লিটারে নাইট্রোজেনের জন্য, একটি 20K কোল্ড প্লেটে ঘনীভূত তাপ হল 0৷{5}}.6 জুল৷
ওয়ার্কিং কোল্ড প্লেট দ্বারা প্রাপ্ত দীপ্তিমান তাপ আশেপাশের প্রাচীর প্যানেলের তাপমাত্রার 4র্থ শক্তি এবং কার্যকরী ঠান্ডা প্লেটের তাপমাত্রার মধ্যে পার্থক্যের সমানুপাতিক। কাজেই, 4.2K এবং 20K কর্মক্ষম কোল্ড প্লেটগুলিকে 50-100K কোল্ড প্লেট দিয়ে রক্ষা করা হয় যাতে কার্যকরী কোল্ড প্লেটগুলির দ্বারা প্রাপ্ত দীপ্তিমান তাপ কম হয়৷