Kriopump je vakumska črpalka, ki za kondenzacijo plina uporablja nizkotemperaturno površino, znano tudi kot kondenzata črpalka. Kriopump lahko pridobi čisti sesalnik z najvišjo stopnjo črpanja in najnižjim končnim tlakom, in se pogosto uporablja pri raziskavah in proizvodnji polprevodnikov in integriranih vezja, pa tudi raziskave molekularnih snopov, opreme za vakumsko premazovanje, instrumentov za analizo vakumske površine, ionske implantate in naprave za simulacijo vesolja itd.
načelo črpanja
Znotraj cryopump je hladna plošča, hlajenje na zelo nizko temperaturo s tekoči helij ali hladilnik. Kondenzirajo plin in ohranjajo hlapni tlak kondenzata pod končnim tlakom črpalke, da se doseže črpalni učinek. Glavne funkcije nizkotemperaturnega črpanja so nizkotemperaturna kondenzacija, nizkotemperaturna adsorpcija in zajem nizke temperature.
(1) Nizkotemperaturna kondenzacija: plinske molekule se kondenzirajo na površini hladne plošče ali na kondenzani plinski plasti, ravnotežni tlak pa je v bistvu enak hlapnem tlaku kondenzata. Pri črpanju zraka mora biti temperatura hladne plošče nižja od 25K; pri črpanju vodika je temperatura hladne plošče nižja. Debelina nizkotemperaturnega kondenzacijnega in ekstrakcijnega kondenzacijnega sloja lahko doseže približno 10 mm.
(2)Nizkotemperaturna adsorpcija: Molekule plina adsorbirane na površini adsorbenta, premazanega na mrzli plošči z debelino monomolekularnega sloja (po vrstnem redu centimetrov). Ravnotežni tlak za adsorpcijo je precej nižji od hlapnega tlaka pri isti temperaturi.
Če je hlapni tlak vodika enak atmosferskemu tlaku pri 20K, je ravnotežni tlak adsorpcije nižji od Pa pri absorbciji vodika z 20K aktiviranim ogljikom. To omogoča črpanje s kriogenim adsorpcijo pri višjih temperaturah.
(3)Cryogenic trapping: Molekule plina, ki se ne morejo kondenzovati pri temperaturi ekstrakcije, so zakopane in adsorbirano z rastočo plastjo kondenzativnega plina.
Na splošno je končni tlak črpalke hlapni tlak kondenzanega plina pri temperaturi hladne plošče. Ko je temperatura 120K, je hlapni tlak vode že nižji od Pa. Pri temperaturi 20K, razen helija, neona in vodika, so tudi tlaki hlapov drugih plinov nižji od Pa.
Vendar je zaradi različnih temperatur črpane posode in kriogene mrzle plošče končni tlak črpalke višji od hlapnega tlaka kondenzata.
Za posodo pri sobni temperaturi, s kriopanelom 20K, je končni tlak črpalke približno 4-kratni hlapni tlak kondenzata.