極低温ポンプのポンピング原理

極低温ポンプには、液体ヘリウムまたは冷蔵庫によって非常に低い温度に冷却されたコールドプレートが装備されています。それにより、ガスが凝縮し、凝縮液の蒸気圧をポンプの最終的な圧力の下に保ち、ポンプ作用を達成します。極低温ポンプの主な機能は、極低温凝縮、極低温吸着、極低温キャプチャです。冷たい凝縮：コールドプレートの表面または凝縮ガス層に凝縮するガス分子の平衡圧力は、基本的に凝縮液の蒸気圧に等しくなります。空気が汲み上げられると、コールドプレートの温度は25k未満でなければなりません。水素が汲み上げられると、コールドプレートは冷たくなります。極低温凝縮液の厚さは約10 mmです。極低温吸着：ガス分子は、単一の分子層の厚さ（センチメートルの順）によってコールドプレートにコーティングされた吸着剤の表面に吸着されます。吸着の平衡圧力は、同じ温度での蒸気圧よりもはるかに低いです。水素の蒸気圧が20kでの大気圧に等しい場合、吸着平衡圧力は20K活性炭の吸着平衡圧力よりも低くなります。これにより、低温で吸着することにより、より高い温度で汲み上げることができます。温度トラップ：ポンプ温度で凝縮できないガス分子は、凝縮性ガスの成長層によって埋葬され、吸収されます。
一般に、ポンプの最終圧力は、コールドプレート温度での凝縮ガスの蒸気圧です。 120kの温度では、水の蒸気圧はPAの蒸気圧よりも低くなっています。 20kの温度では、ヘリウム、ネオン、水素を除くすべてのガスの蒸気圧がPAの蒸気圧よりも低いです。ただし、ポンプとコールドプレートの温度差により、ポンプの最終圧力は凝縮液の蒸気圧よりも高くなります。室温の容器と20kの低温プレートの場合、ポンプの最終的な圧力は、凝縮液蒸気圧の約4倍です。