ভ্যাকুয়াম পাম্প এবং ভ্যাকুয়াম সরঞ্জামের মৌলিক পরিচয়

১. শূন্যস্থানের শ্রেণিবিভাগ ও প্রয়োগ

শূন্যস্থানকে চাপের মাত্রা অনুযায়ী শ্রেণিবদ্ধ করা হয়। শূন্যস্থানের স্তরে প্রতিটি দশমিক ক্রমের উন্নতি গ্যাসের অণুর ঘনত্বকে আরও বিরল করে এবং ভৌত পরিবেশকে আরও বিশুদ্ধ করে, যা সাধারণ শিল্প প্রক্রিয়া থেকে শুরু করে আধুনিক মৌলিক পদার্থবিজ্ঞান গবেষণা পর্যন্ত সমস্ত পরিস্থিতি কভার করে।

• কাঁচা শূন্যস্থান (১০⁵ ~ ১০² পাস্কাল) প্রয়োগ: শিল্প সাকশন কাপ ব্যবহার করে উপকরণ হ্যান্ডলিং, খাদ্য শূন্যস্থান প্যাকেজিং, শূন্যস্থান ফর্মিং, কাঁচা শূন্যস্থান ফিল্ট্রেশন এবং অন্যান্য সাধারণ নাগরিক ও হালকা শিল্প প্রক্রিয়া।
• মাঝারি শূন্যস্থান (১০² ~ ১০⁻¹ পাস্কাল) প্রয়োগ: শূন্যস্থান অ্যানিলিং তাপ চিকিৎসা, উপকরণের শূন্যস্থান ফ্রিজ-ড্রাইং, রাসায়নিক শিল্পে শূন্যস্থান আস্তাপাতন ও পরিশোধন, কাজের টুকরোগুলিতে শূন্যস্থান আবদ্ধকরণ।
• উচ্চ শূন্যস্থান (১০⁻¹ ~ ১০⁻⁵ পাস্কাল) প্রয়োগ: আলোকিক ও ম্যাগনেট্রন স্পাটারিং কোটিং, ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি পর্যবেক্ষণ, শূন্যস্থান ধাতুবিদ্যা গলানো, অর্ধপরিবাহী ডিভাইস তৈরি।
• অতি-উচ্চ শূন্যস্থান (UHV, ＜ ১০⁻⁵ পাস্কাল) প্রয়োগ: পৃষ্ঠ ভৌত বিশ্লেষণ (SEM/XPS), কণা ত্বরক কক্ষ, মহাকাশ বিমান চলাচলের জন্য শূন্যস্থান অনুকরণ, নিউক্লিয়ার ফিউশন যন্ত্রের জন্য শূন্যস্থান কক্ষ।
• অতি উচ্চ শূন্যস্থান (XHV, ＜ 10⁻⁹ প্যাসকাল) প্রয়োগ: মহাকর্ষীয় তরঙ্গ সনাক্তকরণ যন্ত্র, সর্বোচ্চ সীমার মৌলিক পদার্থবিদ্যা পরীক্ষা, অতি-বিশুদ্ধ পৃষ্ঠ বিজ্ঞান গবেষণা, অতি-নির্ভুল যন্ত্র উৎপাদন।

২. শূন্যস্থান পাম্পের সাধারণ শ্রেণিবিন্যাস কাঠামো

শূন্যস্থান সৃষ্টির কোর সরঞ্জাম হিসেবে, শূন্যস্থান পাম্পগুলিকে তিনটি মাত্রায় শ্রেণিবদ্ধ করা হয়: কার্যনীতি, কাজের চাপ পরিসর এবং সীলিং/গ্রিজ মাধ্যম। মডেল নির্বাচনের জন্য পরিষ্কারতার প্রয়োজনীয়তা, লক্ষ্য শূন্যস্থান স্তর, পাম্পিং গতি এবং উৎপাদন খরচ—এই সমস্ত বিষয়ের সমগ্র মূল্যায়ন আবশ্যিক।

২.১ কার্যনীতি অনুযায়ী শ্রেণিবিন্যাস

• গ্যাস স্থানান্তর পাম্প গ্যাসটি যান্ত্রিক গতির মাধ্যমে অবিরামভাবে পরিবাহিত হয়, যা শিল্পের মধ্যে সবচেয়ে ব্যাপকভাবে গৃহীত শ্রেণি। এটিকে আবার ধনাত্মক-সরণ পাম্প (ঘূর্ণন ফ্ল্যাপ পাম্প, দোলন পাম্প) এবং ভরবেগ-স্থানান্তর পাম্প (টার্বোমলিকিউলার পাম্প, জেট পাম্প) এই দুটি উপশ্রেণিতে বিভক্ত করা হয়।
• ক্যাপচার পাম্প গ্যাসের অণুগুলি ক্রায়োজেনিক অ্যাডসর্পশন বা রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে স্থির করা হয়, যেখানে অবিরাম গ্যাস নিষ্কাশন ঘটে না; এগুলি মূলত চরম শূন্যতা (UHV) এবং অতি-চরম শূন্যতা (XHV) পরিবেশে ব্যবহৃত হয়। সাধারণ প্রকারগুলির মধ্যে ক্রায়োপাম্প এবং স্পাটার আয়ন পাম্প অন্তর্ভুক্ত।

২.২ কার্যকরী চাপ পরিসর অনুযায়ী শ্রেণীবিভাগ

• ফরপাম্প / রাফিং পাম্প বায়ুমণ্ডলীয় চাপ থেকে প্রাথমিক রাফ শূন্যতা তৈরি করে, যা সমস্ত শূন্যতা ব্যবস্থার মূল একক।
• মূল পাম্প প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়াগুলির জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ/অতি-উচ্চ শূন্যতা সরবরাহ করে, যা সরঞ্জামের প্রাথমিক শূন্যতা উৎস হিসেবে কাজ করে।
• বুস্টার পাম্প মাঝারি শূন্যতা পরিসরে পাম্পিং দক্ষতা বৃদ্ধির জন্য ফরপাম্প এবং মূল পাম্পের মধ্যে ধারাবাহিকভাবে স্থাপিত হয়; রুটস পাম্প এর প্রতিনিধিত্বকারী প্রকার।

২.৩ সিলিং ও লুব্রিকেশন মাধ্যম অনুযায়ী শ্রেণীবিভাগ

• তেল-সিল করা ভ্যাকুয়াম পাম্প ভ্যাকুয়াম তেল সিলিং ও লুব্রিকেশন প্রদান করে, যার ফলে উচ্চ পাম্পিং গতি এবং নিম্ন ক্রয় খরচ হয়। এর অসুবিধা হলো তেল বাষ্পের পিছনের দিকে প্রবাহ (ব্যাকস্ট্রিমিং), যার জন্য তেল কুয়াশা পৃথকীকরণকারী প্রয়োজন। এটি ধাতুবিদ্যা, যান্ত্রিক প্রক্রিয়াকরণ এবং অন্যান্য যেসব অ্যাপ্লিকেশনে পরিষ্কারতার কঠোর প্রয়োজন নেই, সেগুলোতে উপযুক্ত।
• শুষ্ক ভ্যাকুয়াম পাম্প তেল-মুক্ত সিলিং ও লুব্রিকেশন সম্পূর্ণরূপে তেল বাষ্পের দূষণ রোধ করে, এবং পরিচালনার পরে রক্ষণাবেক্ষণ সহজ করে। এগুলো সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন, ফার্মাসিউটিক্যাল উৎপাদন এবং সূক্ষ্ম কোটিং-এর মতো উচ্চ-পরিষ্কারতা প্রয়োজনীয় প্রক্রিয়াগুলোর জন্য পছন্দনীয় বিকল্প।

৩ প্রধান ধনাত্মক-স্থানান্তর ভ্যাকুয়াম পাম্প

৩.১ তেল-সিল করা ঘূর্ণনশীল ফ্ল্যাপ পাম্প

৩.১.১ কার্যপ্রণালী ও গঠন

মূল উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে স্টেটর, অসমকেন্দ্রিক রোটর এবং ইলাস্টিক ভেন। বিশেষায়িত ভ্যাকুয়াম তেল পাম্পের গহ্বরটি পূরণ করে, যা যান্ত্রিক ফারাকগুলিকে আবদ্ধ করার জন্য একটি তেলের ফিল্ম গঠন করে এবং লুব্রিকেশন প্রদান করে। ঘূর্ণন ভেনগুলিকে কেন্দ্রাতিগ গতিতে চালিত করে, যা ধারাবাহিকভাবে সাকশন, সংকোচন এবং নিষ্কাশন চক্র সম্পন্ন করে। দুই-পর্যায়ের রোটারি ভেন পাম্পগুলি শ্রেণিবদ্ধ সংকোচন ব্যবহার করে, যা একক-পর্যায়ের মডেলগুলির তুলনায় উৎকৃষ্ট চূড়ান্ত ভ্যাকুয়াম অর্জন করে। গ্যাস বলাস্ট ভাল্ভ অ্যাক্সেসরি: সংকোচন কক্ষে শুষ্ক বাতাস প্রবেশ করানো হয় যাতে জলীয় বাষ্পের আংশিক চাপ কমানো যায়, ফলে বাষ্পের তরলীকরণ এবং তেলের দূষণ রোধ করা যায়—এটি জলীয় বাষ্প-সমৃদ্ধ প্রক্রিয়াগুলির জন্য উপযুক্ত।

৩.১.২ কার্যকারিতার বৈশিষ্ট্য

পাম্পিং গতি একটি বিস্তৃত চাপ ব্যান্ডের মধ্যে স্থিতিশীল থাকে এবং ইনলেট চাপ হ্রাসের সাথে ধীরে ধীরে হ্রাস পায়। দুই-পর্যায়ের ইউনিটগুলি ১০⁻³~১০⁻⁴ পা চূড়ান্ত চাপ প্রদান করে, যা কম ও মাঝারি ভ্যাকুয়ামের জন্য প্রধান সরঞ্জাম এবং উচ্চ-ভ্যাকুয়াম সিস্টেমের জন্য স্ট্যান্ডার্ড ফরপাম্প হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

৩.১.৩ প্রয়োগ ও নির্বাচনের মাপদণ্ড

• সাধারণ প্রয়োগ: সমস্ত উচ্চ-শূন্যতা ব্যবস্থার জন্য প্রাথমিক শূন্যতা তৈরি, শীতানুকূল সরঞ্জামে শীতকারক পূরণ, খাদ্য শূন্যতা শুষ্ককরণ, ইলেকট্রনিক উপাদানের শূন্যতা প্যাকেজিং, মৌলিক লেপন প্রক্রিয়া।
• নির্বাচনের নির্দেশক: কার্যকরী পাম্পিং গতি (নিষ্কাশন সময় নির্ধারণ করে), চূড়ান্ত চাপ, গ্যাস বলাস্ট কনফিগারেশন, তেল কুয়াশা পৃথকীকরণ অ্যাসেম্বলি।
• কার্যকরী সীমাবদ্ধতা: পরিষ্কারতা-সংবেদনশীল প্রক্রিয়াগুলির জন্য তেল ফিরে আসা রোধ করার জন্য শীত ট্র্যাপ বা আণবিক ছিদ্রযুক্ত পদার্থ স্থাপন করতে হবে; ধূলিপূর্ণ গ্যাস প্রবাহের জন্য পূর্ব-ফিল্টার বাধ্যতামূলক; ক্ষয়কারী এবং দহনশীল/বিস্ফোরক গ্যাসগুলি পূর্ব-চিকিৎসা ইউনিট ছাড়া সরাসরি পাম্প করা যাবে না।

৩.২ রুটস পাম্প (বুস্টার পাম্প)

৩.২.১ কার্যপ্রণালী

পাম্প কক্ষের ভিতরে অষ্টকোণী রোটারের একটি জোড়া নির্ভুল সময়বদ্ধ গিয়ার দ্বারা চালিত হয়ে শারীরিক যোগাযোগ ছাড়াই বিপরীত দিকে সমকালীনভাবে ঘোরে, যার ফলে আয়তনের পর্যায়ক্রমিক পরিবর্তনের মাধ্যমে গ্যাস স্থানান্তরিত হয়। পাম্প শরীরের ভিতরে কোনও অভ্যন্তরীণ সংকোচন ঘটে না; বহিঃস্রাব চাপের পার্থক্য সম্পূর্ণরূপে ফরপাম্প (রোটারি ভেন পাম্প বা শুষ্ক পাম্প) দ্বারা সরবরাহ করা হয়, তাই রুটস পাম্পগুলিকে ফরপাম্পের সাথে শ্রেণিবদ্ধভাবে সংযুক্ত করে একটি পাম্প সেট হিসাবে পরিচালনা করতে হয়। একটি অভ্যন্তরীণ বাইপাস ভালভ স্বয়ংক্রিয়ভাবে চাপ কমিয়ে দেয় যখন চাপের পার্থক্য সীমা অতিক্রম করে, যাতে রোটারের অত্যধিক তাপ ও আটকে যাওয়া রোধ করা যায়। প্রতিটি রুটস পাম্পের একটি সমালোচনামূলক সংকোচন অনুপাত রয়েছে; যদি প্রকৃত চাপ অনুপাত এই সীমা অতিক্রম করে, তবে গ্যাস পিছনের দিকে ফিরে আসে।

৩.২.২ কার্যকারিতা বৈশিষ্ট্য

১০³~১০⁻² পাস্কাল মাধ্যমিক শূন্যস্থান পরিসরে স্থিতিশীল উচ্চ পাম্পিং গতি বজায় রাখে, যা সংমিশ্রিত শূন্যস্থান সিস্টেমের সামগ্রিক পাম্পিং দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে এবং এটি স্ট্যান্ডার্ড বুস্টার সরঞ্জাম হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

৩.২.৩ প্রয়োগ ও নির্বাচনের মাপদণ্ড

• সাধারণ প্রয়োগ: শূন্যস্থানে ধাতুবিদ্যুৎ গলানো, আলোক-ইলেকট্রনিক শূন্যস্থান লেপন, কাজের টুকরোগুলির শূন্যস্থান তাপ চিকিত্সা, বৃহৎ শূন্যস্থান কক্ষগুলির দ্রুত শূন্যস্থানীকরণ।
• নির্বাচনের প্রয়োজনীয়তা: রুটস পাম্প এবং ফরেপাম্পের পাম্পিং গতির অনুপাত ৫:১ থেকে ১০:১ হওয়া উচিত; স্টার্টআপ এবং অবিরত অপারেশনের জন্য চাপের পার্থক্য কড়াকড়ি নিয়ন্ত্রণ করতে হবে; উচ্চ-ক্ষমতার অবিরত অপারেশনের জন্য জল শীতলীকরণ ব্যবহার করা হয়, যখন ছোট ও মাঝারি ক্ষমতার শর্তে বাতাসের শীতলীকরণ যথেষ্ট।

৩.৩ সিরিজ শুষ্ক শূন্যস্থান পাম্প (তেল-মুক্ত পরিষ্কার পাম্প)

শুষ্ক পাম্পগুলি তেল-ভিত্তিক সিলিং বা লুব্রিকেশন ছাড়াই কাজ করে, যার ফলে তেল বাষ্প দূষণ সম্পূর্ণরূপে বন্ধ হয়ে যায় এবং সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন, ফার্মাসিউটিক্যাল উৎপাদন এবং সূক্ষ্ম বিশ্লেষণমূলক যন্ত্রপাতি সহ উচ্চ-পরিষ্কারতা প্রয়োজনীয় পরিস্থিতিগুলিতে এগুলি ব্যবহার করা যায়। নিম্নলিখিত চারটি প্রধান ধরন তালিকাভুক্ত করা হয়েছে:

• ক্ল পাম্প গ্যাসটি একজোড়া অ-যোগাযোগকারী ক্ল, আকৃতির রোটার দ্বারা একাধিক পর্যায়ে সংকুচিত হয়। এটি স্থিতিশীল অপারেশন, ক্ষুদ্র কণিকা ধূলিকণা সহ্য করার ক্ষমতা এবং বিস্ফোরণ রোধের জন্য নাইট্রোজেন পার্জিংয়ের বিকল্প বৈশিষ্ট্য দ্বারা চিহ্নিত, যা কঠোর ও মাঝারি ভ্যাকুয়াম অঞ্চলে ২৪ ঘণ্টা ধরে অবিরত কাঁচা পাম্পিংয়ের জন্য উপযুক্ত।
• স্ক্রু শুষ্ক পাম্প দুটি স্ক্রু রোটার মেশ করে তাপীয় সংকোচন বাস্তবায়ন করে, যার ফলে একক পর্যায়ে উচ্চ সংকোচন অনুপাত অর্জন করা যায় এবং সরাসরি বায়ুমণ্ডলীয় নির্গমন ক্ষমতা থাকে। পাম্পের গহ্বরগুলিকে ক্ষয়রোধী উপকরণ দিয়ে আবৃত করা যেতে পারে যাতে বাষ্প ও ক্ষয়কারী গ্যাস সমৃদ্ধ প্রক্রিয়া প্রবাহ পরিচালনা করা যায়; এটি সেমিকন্ডাক্টর এটিং, সিভিডি (CVD) পাতলা ফিল্ম জমাকরণ, ফটোভোলটাইক কোটিং এবং ফার্মাসিউটিক্যাল ফ্রিজ-ড্রাইং-এ ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়।
• স্ক্রল শুষ্ক পাম্প স্থির এবং কক্ষপথে ঘূর্ণায়মান স্ক্রল প্লেটগুলির মধ্যে আপেক্ষিক কক্ষপথ গতি ধারাবাহিক সংকোচন কক্ষগুলি গঠন করে। সংকুচিত আকার, কম শব্দ ও কম্পন এবং কম ব্যর্থতার হারের কারণে স্ক্রল পাম্পগুলি ল্যাবরেটরি-ভিত্তিক ভর বর্ণালীমাপক, হিলিয়াম লিক ডিটেক্টর এবং অন্যান্য ছোট সূক্ষ্ম যন্ত্রের জন্য আদর্শ।
• বহু-পর্যায়ের রুটস শুষ্ক পাম্প গ্যাস সংকোচনের জন্য একাধিক জোড়া রুটস রোটারকে শ্রেণিবদ্ধভাবে সংযুক্ত করা হয়, যা বৃহৎ পাম্পিং গতি এবং সরাসরি বায়ুমণ্ডলীয় নির্গমন ক্ষমতা প্রদান করে; এগুলি অর্ধপরিবাহী এবং ফটোভোলটাইক উৎপাদনের বৃহৎ শিল্প উৎপাদন লাইনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

চার গতিবেগ-স্থানান্তর শূন্যতা পাম্প (উচ্চ শূন্যতার জন্য প্রধান পাম্প)

৪.১ টার্বোআণবিক পাম্প

৪.১.১ কার্যপ্রণালী

বহু-পর্যায়ের উচ্চ-গতির ঘূর্ণায়মান রোটার ব্লেড এবং স্থির স্টেটর ব্লেডগুলি পর্যায়ক্রমে সজ্জিত করা হয়। রোটারগুলি প্রতি মিনিটে দশ হাজার বার ঘুরে, গ্যাস অণুগুলির সাথে সংঘর্ষের মাধ্যমে ভরবেগ স্থানান্তর করে যাতে গ্যাসের দিকনির্দেশমূলক পরিবহন সম্ভব হয়। অধিকাংশ বাণিজ্যিক ডিজাইনে উচ্চ পাম্পিং গতি এবং উচ্চ সংকোচন অনুপাত সামঞ্জস্য বজায় রাখতে একটি যৌগিক টারবাইন-হলওয়েক কাঠামো গৃহীত হয়। আর্গনের মতো ভারী গ্যাসগুলির জন্য সংকোচন অনুপাত অত্যন্ত উচ্চ হয়, কিন্তু হালকা গ্যাসগুলির (হাইড্রোজেন, হিলিয়াম) জন্য তা তুলনামূলকভাবে কম হয়, ফলে সুসঙ্গত ফর-পাম্প দ্বারা পূর্ব-নির্বাতন আবশ্যক। দুটি বেয়ারিং কনফিগারেশন পাওয়া যায়: সস্তা যান্ত্রিক বেয়ারিং যা গ্রিজ/তেলের ওয়িক দ্বারা লুব্রিকেট করা হয়, এবং উন্নত সম্পূর্ণ চৌম্বক নিলম্বন বেয়ারিং যা যোগাযোগমুক্ত অপারেশন, কম কম্পন এবং দীর্ঘ সেবা জীবন প্রদান করে।

৪.১.২ প্রয়োগ এবং নির্বাচন নির্দেশিকা

চূড়ান্ত ভ্যাকুয়াম পরিসর ১০⁻² থেকে ১০⁻⁹ পাস্কাল পর্যন্ত। তেল-মুক্ত এবং পরিষ্কার, টার্বোমলিকুলার পাম্পগুলি উচ্চ-ভ্যাকুয়াম প্রক্রিয়ার জন্য প্রধান মূল পাম্প হিসেবে কাজ করে, যার মধ্যে রয়েছে অর্ধপরিবাহী PVD কোটিং, ট্রান্সমিশন/স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি, ভর বর্ণালীবীক্ষণ (মাস স্পেকট্রোমেট্রি) এবং মহাকাশ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য মহাকাশ অনুকরণ চেম্বার। প্রধান নির্বাচনের বিবেচ্য বিষয়গুলি হল: ফোরপাম্পের পাম্পিং গতির সাথে সামঞ্জস্য রাখা, অতিরিক্ত লোড এড়ানোর জন্য সর্বোচ্চ ইনলেট চাপ সীমিত করা, উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন মডেলগুলির জন্য জল-শীতলীকরণ, ইনস্টলেশনের সময় কম্পন বিচ্ছিন্নতা এবং চৌম্বকীয় শিল্ডিং। বায়ুমণ্ডলীয় চাপের সরাসরি সংস্পর্শে আসা নিষিদ্ধ, কারণ এটি টারবাইন ব্লেডে স্থায়ী ক্ষতি সৃষ্টি করবে।

৪.২ তেল ডিফিউশন পাম্প

৪.২.১ কার্যপ্রণালী

সিলিকন তেল বা পলিফিনাইল ঈথার কাজের তরলকে উত্তপ্ত করে সুপারসোনিক দিকনির্দেশক বাষ্প জেট তৈরি করা হয়, যা গ্যাস অণুগুলিকে স্নিগ্ধ সংঘর্ষের মাধ্যমে টেনে আনে এবং সংকুচিত করে পাম্পিং করে। বহু-পর্যায়ের নজল ভাগ করার পদ্ধতি তেলের পিছনের দিকে প্রবাহ (ব্যাকস্ট্রিমিং) কমিয়ে দেয়। কোনও চলমান যান্ত্রিক উপাদান না থাকায় এটি স্থিতিশীল কার্যকারিতা, কম রক্ষণাবেক্ষণ খরচ, উচ্চ পাম্পিং গতি এবং উচ্চ খরচ-কার্যকারিতা অনুপাত নিশ্চিত করে। এর প্রধান ত্রুটি হলো তেলের বাষ্পের পিছনের দিকে প্রবাহ, যার জন্য শূন্যস্থান চেম্বারগুলিকে রক্ষা করতে শীতল ট্র্যাপ বা উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন ব্যাফেল প্রয়োজন।

৪.২.২ প্রয়োগ ও নির্বাচনের নির্দেশিকা

এটি 10⁻⁶ থেকে 10⁻⁹ পাস্কাল পর্যন্ত চূড়ান্ত ভ্যাকুয়াম অর্জন করে, যা বৃহৎ আকারের সজ্জামূলক কোটিং, অপটিক্যাল লেন্স কোটিং, ভ্যাকুয়াম তাপ চিকিৎসা ফার্নেস এবং বৃহৎ মহাকাশ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ব্যবহৃত স্পেস সিমুলেশন চেম্বারগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। নির্বাচনের মাপদণ্ড: চেম্বারের নমিনাল ব্যাসার্ধের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হওয়া, একীভূত তাপ-নিয়ন্ত্রিত হিটিং সিস্টেম; প্রি-ভ্যাকুয়ামকে 10 পাস্কালের নিচে রাখার জন্য রুটস-রোটারি ভেন পাম্প সেট প্রথম পর্যায়ের পাম্প হিসেবে প্রয়োজন। উচ্চ-ভ্যাকুয়াম অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সিলিকন তেল পছন্দনীয়, অন্যদিকে খনিজ তেল কেবলমাত্র নিম্ন-মানের শিল্প প্রক্রিয়ায় সীমিত। শিল্প প্রবণতা: টার্বোমলিকুলার শুষ্ক পাম্পগুলি ক্রমশ প্রিসিশন সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন লাইনে তেল ডিফিউশন পাম্পগুলিকে প্রতিস্থাপন করছে, তবে বৃহৎ আয়তনের চেম্বার এবং মধ্যম পরিষ্কারতার প্রয়োজনীয়তা সহ শিল্প প্রক্রিয়ায় তেল ডিফিউশন পাম্পগুলি এখনও অপ্রতিস্থাপ্য, কারণ এদের উচ্চ পাম্পিং গতি এবং অর্থনৈতিক সুবিধা রয়েছে।

৪.৩ স্টিম জেট পাম্প

উচ্চ চাপের বাষ্পকে লাভাল নজলের মাধ্যমে সুপারসোনিক জেট প্রবাহে রূপান্তরিত করা হয়, যা লক্ষ্য গ্যাসকে আকর্ষণ করে এবং মিশ্রিত করে পাম্পিং বাস্তবায়ন করে। গতিশীল যান্ত্রিক অংশহীন হওয়ায়, জেট পাম্পগুলির ব্যর্থতার হার অত্যন্ত কম এবং এগুলি সরাসরি কণিকা-সমৃদ্ধ, ক্ষয়কারী মাধ্যম এবং দহনশীল/বিস্ফোরক পদার্থ সমন্বিত গ্যাস প্রবাহ প্রক্রিয়া করতে পারে। বহু-পর্যায়ের শ্রেণীবদ্ধ সংযোজন দ্বারা শতাধিক পাস্কাল পর্যন্ত কম শূন্যস্থান অর্জন করা যায়। প্রধান অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে রয়েছে পেট্রোকেমিক্যালে শূন্যস্থান আস্ত্রাবণ, ধাতুবিদ্যায় গলিত ইস্পাতের শূন্যস্থান পরিশোধন, বৃহৎ আকারের উপকরণের শূন্যস্থান শুষ্ককরণ এবং বিদ্যুৎ কেন্দ্রের শূন্যস্থান সিস্টেম। নির্বাচনের পরামিতিগুলি হল: বাষ্প চাপ ও ব্যবহার, শীতলীকরণ জলের প্রবাহ হার, গ্যাসের ক্ষয়কারিতা ও প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতা অনুযায়ী কাস্টমাইজড পাম্প উপাদান।

অতি-উচ্চ শূন্যস্থানের জন্য ৫টি ক্যাপচার পাম্প

৫.১ ক্রায়োপাম্প

৫.১.১ কার্যপ্রণালী

একটি জি-এম ক্রায়োকুলার দুই-পর্যায়ের ক্রায়োজেনিক শীতল প্লেট তৈরি করে: প্রাথমিক পর্যায় (৫০–৮০ কে) জলীয় বাষ্প এবং হাইড্রোকার্বনগুলি আটকে রাখে; দ্বিতীয় পর্যায় (১০–১৫ কে) নাইট্রোজেন, অক্সিজেন এবং আর্গন ঘনীভূত করে। দ্বিতীয় পর্যায়ের শীতল প্লেটগুলিতে সক্রিয় কার্বন লেপন করা হয়, যা হাইড্রোজেন ও হিলিয়ামের মতো হালকা গ্যাসগুলিকে ভৌত অধঃক্ষেপণের মাধ্যমে শোষণ করে। একবার শোষিত গ্যাসে স্যাচুরেট হয়ে গেলে, শীতল প্লেটগুলিকে ১০০–২০০ °সে পর্যন্ত উত্তপ্ত করে পাম্পিং ক্ষমতা পুনরুদ্ধারের জন্য পুনর্জাগরণ করা হয়, যার মধ্যে তেল-মুক্ত অপারেশন এবং সম্পূর্ণ চক্রে শূন্য ব্যাকস্ট্রিমিং বজায় থাকে।

৫.১.২ অ্যাপ্লিকেশন এবং অপারেশনাল স্পেসিফিকেশন

চূড়ান্ত শূন্যতা ১০⁻⁹ পাস্কাল পর্যন্ত পৌঁছায়, যা অর্ধপরিবাহী আয়ন ইমপ্ল্যান্টেশন, ম্যাগনেট্রন স্পাটারিং, অপটিক্যাল বাষ্পীভূত কোটিং, নিউক্লিয়ার ফিউশন এবং পৃষ্ঠ পদার্থবিজ্ঞান গবেষণায় ব্যবহৃত হয়। চালু করার আগে, ফরেপাম্পগুলি চেম্বারটিকে ১ পাস্কালের নিচে প্রাথমিক ভাবে শূন্য করতে হবে এবং শূন্যতা ব্যবস্থাটি সম্পূর্ণরূপে শুকাতে হবে; উচ্চ চাপ এবং প্রচুর জলীয় বাষ্পের অবস্থায় সরাসরি চালু করলে কোল্ড হেডে বরফ জমবে এবং স্থায়ী ক্ষতি হবে। নির্বাচনের কারকগুলির মধ্যে রয়েছে চেম্বারের তাপীয় লোড, পুনরুদ্ধার চক্রের সময়কাল এবং অ্যান্টি-ব্যাকস্ট্রিমিং ব্যাফেল ডিজাইন।

৫.২ স্পাটার আয়ন পাম্প

৫.২.১ কার্যপ্রণালী

লম্বভাবে অবস্থিত তড়িৎচুম্বকীয় ক্ষেত্রের অধীনে পেনিং ডিসচার্জ সৃষ্টি করা হয় যার ফলে গ্যাস অণুগুলি আয়নিত হয়। উচ্চ-শক্তির আয়নগুলি টাইটানিয়াম ক্যাথোডের উপর আঘাত হানে এবং সেখান থেকে নতুন সক্রিয় টাইটানিয়াম ফিল্ম স্পাটার করে। প্রতিক্রিয়াশীল গ্যাসগুলি টাইটানিয়াম ফিল্মের সঙ্গে রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে স্থিতিশীল যৌগ গঠন করে, অন্যদিকে হাইড্রোজেন ও অন্যান্য হালকা গ্যাসগুলি টাইটানিয়ামের কেলাস জালিকার মধ্যে আবদ্ধ হয়ে যায়। ঘূর্ণায়মান যান্ত্রিক অংশহীন হওয়ায়, আয়ন পাম্পগুলি কম্পনমুক্ত অপারেশন প্রদান করে এবং সম্পূর্ণ ধাতব, তেলমুক্ত সিলিং ও অত্যন্ত দীর্ঘ সময়ের জন্য রক্ষণাবেক্ষণমুক্ত অবিরত কার্যকারিতা নিশ্চিত করে। সীমাবদ্ধতা: নিষ্ক্রিয় গ্যাস (He, Ar) পাম্প করার গতি কম; এই কারণে টাইটানিয়াম সাবলিমেশন পাম্প বা ক্রায়োপাম্পের সমন্বয়ে সম্পূরক ব্যবস্থা প্রয়োজন।

৫.২.২ অ্যাপ্লিকেশন ও নির্বাচন নির্দেশিকা

চূড়ান্ত শূন্যস্থান ১০⁻¹¹ পাস্কাল পর্যন্ত বিস্তৃত করা যায়, যা ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ, কণা ত্বরক, এক্সপিএস/এইচইএস পৃষ্ঠ বিশ্লেষণী যন্ত্র এবং চরম উচ্চ শূন্যস্থান গবেষণা সুবিধার জন্য উপযুক্ত। অন্তর্নির্মিত স্থায়ী চুম্বকগুলি বিক্ষিপ্ত চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে, যার ফলে সূক্ষ্ম ইলেকট্রন-বীম যন্ত্রপাতি থেকে নিরাপদ ইনস্টলেশন দূরত্ব বজায় রাখা আবশ্যিক। চালু করার আগে ১০⁻² পাস্কাল পর্যন্ত পূর্ব-নির্বাতন বাধ্যতামূলক। ইলেকট্রোডের বিষাক্ততা ও ব্যর্থতা প্রতিরোধের জন্য ধূলিকণা ও হাইড্রোকার্বন বাষ্পের সরাসরি পাম্পিং নিষিদ্ধ।

৫.৩ টাইটানিয়াম সাবলিমেশন পাম্প (টিএসপি) এবং নন-ইভাপোরেবল গেটার পাম্প (এনইজি)

উচ্চ শূন্যস্থান/অতি উচ্চ শূন্যস্থান ব্যবস্থার সহায়ক পাম্প হিসেবে উভয়ই ব্যবহৃত হয়, যা সাধারণত আয়ন পাম্প এবং ক্রায়োপাম্পের সাথে সংমিশ্রিত হয়:

• টাইটানিয়াম সাবলিমেশন পাম্প (টিএসপি) : উচ্চ বিদ্যুৎ প্রবাহে টাইটানিয়াম তার বা গুঁড়ো গরম করে টাইটানিয়াম পরমাণু সাবলিমেট করা হয় এবং ঠান্ডা দেয়ালে অধিশোষণ ফিল্ম গঠন করা হয় যা বিক্রিয়াশীল গ্যাস ধারণ করে। এগুলি আবর্তনে পরিচালিত হয় এবং নিয়মিত পুনরুদ্ধার প্রয়োজন; মিথেন বা নিষ্ক্রিয় গ্যাস পাম্প করতে অক্ষম।
• নন-ইভাপোরেবল গেটার পাম্প (এনইজি) zr-V-Fe সংকরটি ৪০০–৪৫০ °C তাপমাত্রায় সক্রিয় হয়ে সুষির গঠন তৈরি করে, যা হাইড্রোজেন, কার্বন মনোক্সাইড, কার্বন ডাইঅক্সাইড এবং জলীয় বাষ্পের ঘরের তাপমাত্রায় রাসায়নিক অধিশোষণ সম্ভব করে। কম্পনমুক্ত ও তেলমুক্ত, দীর্ঘস্থায়ী ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত; মিথেন ও নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলির জন্য অকার্যকর। প্রধান অ্যাপ্লিকেশন: সিনক্রোট্রন বিকিরণ স্টোরেজ রিং, কণা ত্বরক এবং উচ্চ-মানের অর্ধপরিবাহী সরঞ্জাম, যা পরিষ্কার UHV/XHV সিস্টেম নির্মাণে ব্যবহৃত হয় এবং স্থিতিশীল বীম মান ও পরীক্ষার বিশ্বস্ততা নিশ্চিত করে।

ভ্যাকুয়াম পাম্প নির্বাচনের সাধারণ পদ্ধতি

ভ্যাকুয়াম পাম্প নির্বাচন শুধুমাত্র লক্ষ্য ভ্যাকুয়াম স্তরের উপর নির্ভর করতে পারে না; বহু-মাত্রিক সমন্বিত মূল্যায়ন প্রয়োজন:

• লক্ষ্য ভ্যাকুয়াম স্তর : প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়ার কাঁচা/মাঝারি/উচ্চ/অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়াম শ্রেণিবিন্যাস অনুযায়ী প্রধান পাম্প ও পূর্ব-পাম্প সংমিশ্রণ মেলানো হয়।
• পরিষ্কারতা মানদণ্ড শুষ্ক পাম্প, ক্রায়োপাম্প এবং আয়ন পাম্পগুলি অর্ধপরিবাহী, ফার্মাসিউটিক্যাল এবং সূক্ষ্ম বিশ্লেষণের জন্য অগ্রাধিকার পায়; তেল-সিল করা রোটারি ভেন পাম্প এবং তেল ডিফিউশন পাম্পগুলি ধাতুবিদ্যা, প্যাকেজিং এবং বৃহৎ আকারের শিল্প কোটিংয়ের জন্য গ্রহণযোগ্য, যেখানে পরিষ্কারতার প্রয়োজনীয়তা কম।
• প্রক্রিয়া গ্যাসের অবস্থা : জলীয় বাষ্প-সমৃদ্ধ গ্যাস প্রবাহের জন্য গ্যাস-ব্যালাস্ট-সজ্জিত রোটারি ভেন পাম্প; ধূলিকণা-সমৃদ্ধ গ্যাসের জন্য প্রি-ফিল্টার; ক্ষয়কারী মাধ্যমের জন্য ক্ষয়-প্রতিরোধী স্ক্রু শুষ্ক পাম্প; উচ্চ নিষ্ক্রিয় গ্যাস লোডের জন্য ক্রায়োপাম্প একীভূতকরণ; জ্বলনশীল ও বিস্ফোরক মাধ্যমের জন্য নাইট্রোজেন পার্জিং বিস্ফোরণ-প্রতিরোধী অ্যাসেম্বলি।
• পাম্পিং গতির মিল : বড় চেম্বার আয়তন এবং লিক হার উচ্চতর পাম্পিং গতির দাবি করে; রুটস বুস্টার পাম্প এবং ফরপাম্পের মধ্যে ৫:১ থেকে ১০:১ পাম্পিং গতির অনুপাত বজায় রাখতে হবে; টার্বোমলিকুলার পাম্প এবং ক্রায়োপাম্পগুলির জন্য মিলিত ফরপাম্প থ্রুপুট প্রয়োজন।
• মূলধন এবং রক্ষণাবেক্ষণ ব্যয় তেল-সিল করা ঘূর্ণনশীল ফ্যান পাম্পগুলি সংক্ষিপ্ত মেয়াদী অবিচ্ছিন্ন অপারেশনের জন্য কম প্রাথমিক খরচ প্রদান করে; শুষ্ক পাম্পগুলি দীর্ঘমেয়াদী অবিচ্ছিন্ন পরিষ্কার উৎপাদনের জন্য সর্বোত্তম; তেল ডিফিউশন পাম্পগুলি মাঝারি পরিষ্কারতার প্রয়োজনীয়তা সহ বৃহৎ চেম্বারগুলির জন্য খরচ-কার্যকর; স্ক্রল শুষ্ক পাম্পগুলি ছোট ল্যাবরেটরি সরঞ্জামের জন্য উপযুক্ত।

সারাংশে, শূন্যস্থান প্রযুক্তি গুলি বিভিন্ন ধরনের পাম্পের সংমিশ্রণ করে গঠিত হয় যা মৌলিক উৎপাদন থেকে শীর্ষস্থানীয় মৌলিক গবেষণা পর্যন্ত সম্পূর্ণ শিল্প শৃঙ্খল কভার করে। শূন্যস্থানের স্তর এবং পরিবেশগত বিশুদ্ধতার অবিরাম উন্নতি উৎপাদন, উপাদান বিজ্ঞান, অর্ধপরিবাহী, মহাকাশ এবং মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানের মতো বিভিন্ন ক্ষেত্রে প্রযুক্তিগত উন্নয়নকে চালিত করে।