Het pompprincipe van cryogene pomp

De cryogene pomp is voorzien van een koude plaat die wordt gekoeld tot extreem lage temperatuur door vloeibaar helium of koelkast. Het zorgt ervoor dat het gas condenseert en houdt de dampdruk van het condensaat onder de ultieme druk van de pomp, waardoor de pompactie wordt bereikt. De belangrijkste functies van cryogene pompen zijn cryogene condensatie, cryogene adsorptie en cryogene opname. Koude condensatie: de evenwichtsdruk van een gasmolecuul dat condenseert op het oppervlak van de koude plaat of op de gecondenseerde gaslaag is in principe gelijk aan de dampdruk van het condensaat. De temperatuur van de koude plaat moet lager zijn dan 25K wanneer de lucht wordt gepompt. Wanneer waterstof wordt gepompt, is de koude plaat kouder. De dikte van het cryogene condensaat is ongeveer 10 mm. Cryogene adsorptie: gasmoleculen worden geadsorbeerd aan het oppervlak van een adsorbens gecoat op een koude plaat door een dikte van een enkele moleculaire laag (volgorde van centimeter). De evenwichtsdruk van de adsorptie is veel lager dan de dampdruk bij dezelfde temperatuur. Als de dampdruk van waterstof gelijk is aan de atmosferische druk bij 20K, is de adsorptie -evenwichtsdruk lager dan die bij 20K geactiveerde koolstof. Dit maakt het mogelijk om bij hogere temperaturen te pompen door te adsorberen bij lagere temperaturen. Temperatuurval: gasmoleculen die niet bij de pomptemperatuur kunnen worden gecondenseerd, worden begraven en geabsorbeerd door een groeiende laag condenseerbaar gas.
Over het algemeen is de ultieme druk van de pomp de dampdruk van het gecondenseerde gas bij de temperatuur van de koude plaat. Bij een temperatuur van 120K is de dampdruk van water lager dan die van PA. Bij een temperatuur van 20K is de dampdruk van alle gassen, behalve helium, neon en waterstof, lager dan die van de PA. Vanwege het temperatuurverschil tussen de pomp en de koude plaat is de ultieme druk van de pomp echter hoger dan de dampdruk van het condensaat. Voor een container bij kamertemperatuur en een plaat met lage temperatuur op 20K is de ultieme druk van de pomp ongeveer vier keer die van de condensaatdampdruk.