Η αρχή της αντλίας της κρυογονικής αντλίας

Η κρυογονική αντλία είναι εφοδιασμένη με κρύα πλάκα που ψύχεται σε εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία από υγρό ήλιο ή ψυγείο. Αναγκάζει το αέριο να συμπυκνωθεί και να διατηρεί την πίεση ατμών του συμπυκνωμένου άξονα κάτω από την τελική πίεση της αντλίας, επιτυγχάνοντας έτσι τη δράση άντλησης. Οι κύριες λειτουργίες της κρυογονικής άντλησης είναι η κρυογονική συμπύκνωση, η κρυογονική προσρόφηση και η κρυογονική σύλληψη. Ψυχρή συμπύκνωση: Η πίεση ισορροπίας ενός συμπυκνωμένου μορίου αερίου στην επιφάνεια της ψυχρής πλάκας ή στο συμπυκνωμένο στρώμα αερίου είναι βασικά ίση με την πίεση ατμών του συμπυκνωμένου. Η θερμοκρασία της ψυχρής πλάκας πρέπει να είναι χαμηλότερη από 25k όταν αντλείται ο αέρας. Όταν το υδρογόνο αντλείται, η κρύα πλάκα είναι ψυχρότερη. Το πάχος του κρυογονικού συμπύκνωσης είναι περίπου 10 mm. Κρυογονική προσρόφηση: Τα μόρια αερίου προσροφούνται στην επιφάνεια ενός προσροφητικού επικαλυμμένου σε μια κρύα πλάκα με ένα πάχος μοριακού στρώματος (σειρά εκατοστών). Η πίεση ισορροπίας της προσρόφησης είναι πολύ χαμηλότερη από την πίεση ατμών στην ίδια θερμοκρασία. Εάν η πίεση ατμών του υδρογόνου είναι ίση με την ατμοσφαιρική πίεση στα 20Κ, η πίεση ισορροπίας προσρόφησης είναι χαμηλότερη από εκείνη του ενεργού άνθρακα 20Κ. Αυτό καθιστά δυνατή την άντληση σε υψηλότερες θερμοκρασίες με την προσρόφηση σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Παγίδα θερμοκρασίας: Τα μόρια αερίου που δεν μπορούν να συμπυκνωθούν στη θερμοκρασία άντλησης θάβονται και απορροφώνται από ένα αναπτυσσόμενο στρώμα συμπυκνωμένου αερίου.
Γενικά, η τελική πίεση της αντλίας είναι η πίεση ατμών του συμπυκνωμένου αερίου στη θερμοκρασία της ψυχρής πλάκας. Σε θερμοκρασία 120K, η πίεση ατμών του νερού είναι χαμηλότερη από αυτή του ΡΑ. Σε θερμοκρασία 20K, η πίεση ατμών όλων των αερίων, εκτός από το ήλιο, το νέον και το υδρογόνο, είναι χαμηλότερη από αυτή του ΡΑ. Ωστόσο, λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ της αντλίας και της ψυχρής πλάκας, η τελική πίεση της αντλίας είναι υψηλότερη από την πίεση ατμών του συμπύκνωσης. Για ένα δοχείο σε θερμοκρασία δωματίου και μια πλάκα χαμηλής θερμοκρασίας στα 20k, η τελική πίεση της αντλίας είναι περίπου τέσσερις φορές αυτή της πίεσης ατμών συμπυκνωμάτων.