वैक्यूम पंपों और वैक्यूम उपकरणों का मूल परिचय

1 निर्वात की श्रेणियाँ और अनुप्रयोग

निर्वात को दबाव के परिमाण के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। निर्वात स्तर में प्रत्येक कोटि-के-क्रम का सुधार गैस के अणुओं के घनत्व को कम करता है और भौतिक वातावरण को अधिक शुद्ध बनाता है, जो पारंपरिक औद्योगिक प्रसंस्करण से लेकर उन्नत मौलिक भौतिकी अनुसंधान तक के सभी परिदृश्यों को शामिल करता है।

• कच्चा निर्वात (10⁵ ~ 10² पास्कल) अनुप्रयोग: औद्योगिक सक्शन कप के माध्यम से सामग्री हैंडलिंग, खाद्य निर्वात पैकेजिंग, निर्वात फॉर्मिंग, कच्चे निर्वात फिल्ट्रेशन तथा अन्य सामान्य नागरिक एवं हल्के औद्योगिक प्रक्रियाएँ।
• मध्यम निर्वात (10² ~ 10⁻¹ पास्कल) अनुप्रयोग: निर्वात ऐनीलिंग ऊष्मा उपचार, सामग्रियों का निर्वात फ्रीज-ड्राइंग, रसायन उद्योग में निर्वात आसवन एवं शुद्धिकरण, कार्य-टुकड़ों का निर्वात आरंजन।
• उच्च निर्वात (10⁻¹ ~ 10⁻⁵ पास्कल) अनुप्रयोग: प्रकाशिक एवं मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शन अवलोकन, निर्वात धातुकर्मीय धातु-गलन, अर्धचालक उपकरण निर्माण।
• अति उच्च निर्वात (UHV, ＜ 10⁻⁵ पास्कल) अनुप्रयोग: सतह भौतिक विश्लेषण (SEM/XPS), कण त्वरक कक्षाएँ, अंतरिक्ष यान के लिए अंतरिक्ष वातावरण का अनुकरण, परमाणु संलयन उपकरणों के लिए निर्वात कक्ष।
• अत्यंत उच्च निर्वात (XHV, ＜ 10⁻⁹ पास्कल) अनुप्रयोग: गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्शन उपकरण, अग्रणी मूलभूत भौतिकी प्रयोग, अति-शुद्ध सतह विज्ञान अनुसंधान, अति-परिशुद्ध उपकरण निर्माण।

2 निर्वात पंपों का सामान्य वर्गीकरण ढांचा

निर्वात उत्पादन के लिए मुख्य उपकरण के रूप में, निर्वात पंपों को तीन आयामों के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है: कार्य सिद्धांत, कार्यकारी दबाव सीमा और सीलिंग/स्नेहन माध्यम। मॉडल का चयन करते समय शुद्धता आवश्यकताओं, लक्ष्य निर्वात स्तर, पंपिंग गति और उत्पादन लागत का व्यापक मूल्यांकन आवश्यक होता है।

2.1 कार्य सिद्धांत के आधार पर वर्गीकरण

• गैस स्थानांतरण पंप गैस को यांत्रिक गति के माध्यम से निरंतर प्रवाहित किया जाता है, जो उद्योग में सबसे व्यापक रूप से अपनाई जाने वाली श्रेणी है। इसे सकारात्मक-विस्थापन पंपों (घूर्णन वेन पंप, दोलन पंप) और संवेग-स्थानांतरण पंपों (टर्बोआणविक पंप, जेट पंप) में उपविभाजित किया गया है।
• कैप्चर पंप गैस के अणुओं को क्रायोजेनिक अधशोषण या रासायनिक अभिक्रियाओं के माध्यम से निरंतर गैस निष्कर्षण के बिना स्थिर कर दिया जाता है, जो मुख्य रूप से अति उच्च निर्वात (UHV) और अत्यंत उच्च निर्वात (XHV) वातावरणों के लिए उपयोग किए जाते हैं। प्रतिनिधिक प्रकारों में क्रायोपंप और स्पटर आयन पंप शामिल हैं।

2.2 कार्यकारी दाब सीमा के आधार पर वर्गीकरण

• फोरपंप / रफिंग पंप वायुमंडलीय दाब को निकालकर प्रारंभिक रफ निर्वात स्थापित करने के लिए, जो सभी निर्वात प्रणालियों की मूल इकाई के रूप में कार्य करता है।
• मुख्य पंप तकनीकी प्रक्रियाओं द्वारा आवश्यक उच्च/अति उच्च निर्वात प्रदान करते हैं, जो उपकरणों के प्राथमिक निर्वात स्रोत के रूप में कार्य करते हैं।
• बूस्टर पंप फोरपंप और मुख्य पंप के बीच श्रृंखला में स्थापित किए जाते हैं ताकि मध्यम निर्वात सीमा के भीतर पंपन की दक्षता में वृद्धि की जा सके; रूट्स पंप इसका प्रतिनिधिक प्रकार है।

2.3 सीलिंग और लुब्रिकेशन माध्यम के आधार पर वर्गीकरण

• तेल-सील्ड वैक्यूम पंप वैक्यूम तेल सीलिंग और लुब्रिकेशन प्रदान करता है, जिसमें उच्च पंपिंग गति और कम खरीद लागत की विशेषता होती है। इसका दोष तेल वाष्प का बैकस्ट्रीमिंग है, जिसके लिए ऑयल मिस्ट सेपरेटर की आवश्यकता होती है। यह धातुकर्म, यांत्रिक प्रसंस्करण और अन्य ऐसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जिनमें स्वच्छता की कड़ी आवश्यकताएँ नहीं होती हैं।
• शुष्क वैक्यूम पंप तेल-मुक्त सीलिंग और लुब्रिकेशन पूरी तरह से तेल वाष्प दूषण को समाप्त कर देता है, जिससे संचालन के बाद की रखरखाव सरल हो जाती है। ये सेमीकंडक्टर निर्माण, फार्मास्यूटिकल उत्पादन और सटीक कोटिंग जैसी उच्च-शुचिता प्रक्रियाओं के लिए प्राथमिक विकल्प हैं।

3 प्रमुख पॉजिटिव-डिस्प्लेसमेंट वैक्यूम पंप

3.1 तेल-सील्ड रोटरी वेन पंप

3.1.1 संचालन सिद्धांत और संरचना

मुख्य घटकों में स्टेटर, असमान केंद्रित रोटर और लोचदार वेन्स शामिल हैं। विशिष्ट निर्वात तेल पंप के कोष्ठ को भरता है, जो यांत्रिक अंतरालों को सील करने के लिए एक तेल फिल्म बनाता है और स्नेहन प्रदान करता है। घूर्णन वेन्स की अभिकेंद्रीय गति को चालित करता है, जिससे अनुक्रमिक अवशोषण, संपीड़न और निकास चक्र पूरे होते हैं। दो-चरणीय रोटरी वेन पंप श्रृंखला संपीड़न को अपनाते हैं, जिससे एकल-चरणीय मॉडलों की तुलना में उत्कृष्ट अंतिम निर्वात प्राप्त किया जा सकता है। गैस बॉलस्ट वाल्व एक्सेसरी: संपीड़न कक्ष में शुष्क वायु को प्रविष्ट कराया जाता है ताकि जल वाष्प के आंशिक दबाव में कमी आए, जिससे वाष्प के द्रवीकरण और तेल के दूषण को रोका जा सके, जो जल वाष्प-युक्त प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है।

3.1.2 प्रदर्शन विशेषताएँ

पंपिंग गति एक विस्तृत दबाव पट्टी पर स्थिर रहती है और जैसे-जैसे इनलेट दबाव कम होता है, धीरे-धीरे कम हो जाती है। दो-चरणीय इकाइयाँ 10⁻³~10⁻⁴ पास्कल का अंतिम दबाव प्रदान करती हैं, जिससे ये रफ और मध्यम निर्वात के लिए प्राथमिक उपकरण तथा उच्च निर्वात प्रणालियों के लिए मानक फॉरपंप्स बन जाती हैं।

3.1.3 अनुप्रयोग और चयन मानदंड

• विशिष्ट अनुप्रयोग: सभी उच्च-निर्वात प्रणालियों के लिए पूर्व-निर्वातन के लिए रफ पंपिंग, शीतलन उपकरणों के लिए शीतलक भरण, खाद्य पदार्थों का निर्जलीकरण, इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निर्वात पैकेजिंग, मूल लेपन प्रक्रियाएँ।
• चयन संकेतक: प्रभावी पंपिंग गति (निर्वातन अवधि निर्धारित करती है), अंतिम दबाव, गैस बॉलस्ट कॉन्फ़िगरेशन, तेल कुहास पृथक्करण असेंबली।
• संचालन सीमाएँ: शुद्धता-संवेदनशील प्रक्रियाओं के लिए तेल के पीछे की ओर प्रवाह को रोकने के लिए ठंडे ट्रैप या आणविक छलनी को स्थापित करना आवश्यक है; धूल-युक्त गैस प्रवाह के लिए पूर्व-फ़िल्टर अनिवार्य हैं; संक्षारक और ज्वलनशील/विस्फोटक गैसों को पूर्व-उपचार इकाइयों के बिना सीधे पंप नहीं किया जा सकता है।

3.2 रूट्स पंप (बूस्टर पंप)

3.2.1 संचालन सिद्धांत

पंप के कोष्ठ में स्थित आठ के आकार के दो रोटर उच्च सटीकता वाले समय नियंत्रण गियर्स द्वारा भौतिक संपर्क के बिना विपरीत दिशाओं में समकालिक रूप से घूर्णन करते हैं, जिससे आयतन में आवधिक परिवर्तन के माध्यम से गैस का संचरण होता है। पंप के शरीर के अंदर कोई आंतरिक संपीड़न नहीं होता है; निकास दाब अंतर को पूर्व-पंप (घूर्णन वैन पंप या शुष्क पंप) द्वारा पूर्णतः प्रदान किया जाता है, इसलिए रूट्स पंप को एक पंप सेट के रूप में पूर्व-पंप के श्रेणी में संचालित करना आवश्यक है। एक आंतरिक बाईपास वाल्व स्वचालित रूप से दाब को कम कर देता है जब दाब अंतर निर्धारित सीमा से अधिक हो जाता है, ताकि रोटर के अत्यधिक तापन और फँसने से बचा जा सके। प्रत्येक रूट्स पंप का एक महत्वपूर्ण संपीड़न अनुपात होता है; यदि वास्तविक दाब अनुपात इस सीमा को पार कर जाता है, तो गैस का पीछे की ओर प्रवाह होने लगता है।

3.2.2 प्रदर्शन विशेषताएँ

यह 10³ से 10⁻² पास्कल के मध्य निर्वात सीमा में स्थिर उच्च पंपिंग गति बनाए रखता है, जिससे संयुक्त निर्वात प्रणालियों की समग्र पंपिंग दक्षता में महत्वपूर्ण वृद्धि होती है और यह मानक बूस्टर उपकरण के रूप में कार्य करता है।

3.2.3 अनुप्रयोग एवं चयन मापदंड

• विशिष्ट अनुप्रयोग: निर्वात धातुकर्मीय धातुकर्षण, प्रकाशिक/इलेक्ट्रॉनिक निर्वात लेपन, कार्य-टुकड़ों का निर्वात ऊष्मा उपचार, बड़े निर्वात कक्षों का त्वरित निर्वातन।
• चयन आवश्यकताएँ: रूट्स पंप और पूर्व-पंप की पंपिंग गति अनुपात को 5:1 से 10:1 के बीच रखने की सिफारिश की जाती है; प्रारंभ और निरंतर संचालन के दौरान दबाव अंतर को कड़ाई से नियंत्रित करना आवश्यक है; उच्च-शक्ति वाले निरंतर संचालन के लिए जल शीतलन का उपयोग किया जाता है, जबकि छोटे और मध्यम भार वाली स्थितियों के लिए वायु शीतलन पर्याप्त है।

3.3 शुष्क निर्वात पंपों की श्रृंखला (तेल-मुक्त शुद्ध पंप)

शुष्क पंप तेल-आधारित सीलिंग या स्नेहन के बिना कार्य करते हैं, जिससे तेल वाष्प संदूषण पूरी तरह समाप्त हो जाता है और यह अर्धचालक निर्माण, फार्मास्यूटिकल उत्पादन तथा सटीक विश्लेषणात्मक उपकरणों सहित उच्च-शुद्धता वाले परिदृश्यों के लिए उपयुक्त होते हैं। नीचे मुख्य चार प्रकारों को सूचीबद्ध किया गया है:

• क्लॉ पंप गैस को एक जोड़ी गैर-संपर्क क्लॉ-आकार के रोटर्स द्वारा बहु-चरणीय संपीड़न के माध्यम से संपीड़ित किया जाता है। इसकी विशेषता स्थिर संचालन, सूक्ष्म कणिका धूल के प्रति सहनशीलता और विस्फोट सुरक्षा के लिए वैकल्पिक नाइट्रोजन पर्जिंग है, जो कठोर और मध्यम निर्वात सीमाओं में 24 घंटे के निरंतर कठोर पंपिंग के लिए उपयुक्त है।
• स्क्रू ड्राई पंप दोहरे स्क्रू रोटर्स आइसोथर्मल संपीड़न को प्राप्त करने के लिए एक-दूसरे के साथ अनुवादित होते हैं, जिससे एकल चरण में उच्च संपीड़न अनुपात प्राप्त होता है और प्रत्यक्ष वायुमंडलीय निकास की क्षमता होती है। पंप के कोष्ठों को वाष्प और क्षारीय गैसों युक्त प्रक्रिया प्रवाह को संभालने के लिए क्षार-प्रतिरोधी सामग्री के साथ लेपित किया जा सकता है, जिसका व्यापक रूप से अर्धचालक एटिंग, सीवीडी पतली फिल्म जमा, फोटोवोल्टिक कोटिंग और फार्मास्यूटिकल फ्रीज-ड्राइंग में उपयोग किया जाता है।
• स्क्रॉल ड्राई पंप स्थिर और कक्षीय स्क्रॉल प्लेट्स के बीच सापेक्ष कक्षीय गति निरंतर संपीड़न कक्षों का निर्माण करती है। संक्षिप्त आकार, कम शोर और कंपन, तथा कम विफलता दर के कारण स्क्रॉल पंप लैबोरेटरी मास स्पेक्ट्रोमीटर, हीलियम लीक डिटेक्टर और अन्य छोटे सटीक उपकरणों के लिए आदर्श हैं।
• बहु-चरण रूट्स शुष्क पंप गैस संपीड़न के चरणबद्ध निष्पादन के लिए कई जोड़ी रूट्स रोटर्स को श्रृंखला में जोड़ा जाता है, जो उच्च पंपिंग गति और प्रत्यक्ष वायुमंडलीय निकास प्रदर्शन प्रदान करता है; यह अर्धचालक और फोटोवोल्टिक्स के लिए बड़े पैमाने पर औद्योगिक उत्पादन लाइनों में व्यापक रूप से तैनात किया जाता है।

4 गति-स्थानांतरण निर्वात पंप (उच्च निर्वात के लिए मुख्य पंप)

4.1 टर्बोअणुक पंप

4.1.1 संचालन सिद्धांत

बहु-चरणीय उच्च-गति घूर्णन रोटर ब्लेड्स और स्थिर स्टेटर ब्लेड्स को एकांतर क्रम में व्यवस्थित किया जाता है। रोटर प्रति मिनट दस हज़ारों चक्रों पर घूमते हैं, जो गैस के अणुओं के साथ टक्कर के माध्यम से उन्हें संवेग स्थानांतरित करते हैं, जिससे दिशात्मक गैस परिवहन को संचालित किया जाता है। अधिकांश वाणिज्यिक डिज़ाइन उच्च पंपिंग गति और उच्च संपीड़न अनुपात के बीच संतुलन बनाए रखने के लिए एक संयोजित टर्बाइन-हॉलवेक संरचना अपनाते हैं। आर्गन जैसी भारी गैसों के लिए संपीड़न अनुपात अत्यधिक उच्च होता है, लेकिन हल्की गैसों (हाइड्रोजन, हीलियम) के लिए यह अपेक्षाकृत कम होता है, जिसके कारण सुमेलित फोरपंप्स द्वारा पूर्व-वायुरहित करना आवश्यक होता है। दो बेयरिंग विन्यास उपलब्ध हैं: कम लागत वाले यांत्रिक बेयरिंग जो ग्रीस/तेल के बुरादे से चिकनाई प्रदान करते हैं, और उन्नत पूर्ण चुंबकीय निलंबन बेयरिंग जो संपर्क-मुक्त संचालन, कम कंपन और विस्तारित सेवा जीवन प्रदान करते हैं।

4.1.2 अनुप्रयोग और चयन दिशा-निर्देश

अंतिम निर्वात सीमा 10⁻² से 10⁻⁹ पास्कल तक होती है। तेल-मुक्त और शुद्ध, टर्बोआणविक पंप उच्च-निर्वात प्रक्रियाओं के लिए मुख्य मुख्य पंप के रूप में कार्य करते हैं, जिनमें सेमीकंडक्टर PVD कोटिंग, पारगम्य/स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शिकी, द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री और अंतरिक्ष यात्रा के लिए अंतरिक्ष अनुकरण कक्ष शामिल हैं। मुख्य चयन विचार: पूर्व-पंप की पंपिंग गति के साथ मेल खाना, अधिभार से बचने के लिए अधिकतम प्रवेश दबाव को सीमित करना, उच्च-शक्ति वाले मॉडल के लिए जल शीतलन, स्थापना के दौरान कंपन अवरोधन और चुंबकीय कवच। वायुमंडलीय दबाव के प्रत्यक्ष संपर्क को प्रतिबंधित किया गया है, क्योंकि यह टरबाइन ब्लेड को स्थायी क्षति पहुँचा सकता है।

4.2 तेल विसरण पंप

4.2.1 संचालन सिद्धांत

सिलिकॉन तेल या पॉलीफेनाइल ईथर कार्यकारी द्रव को गर्म किया जाता है, जिससे सुपरसोनिक दिशात्मक वाष्प जेट उत्पन्न होते हैं, जो गैस अणुओं को श्यान टक्कर के माध्यम से आकर्षित करते हैं और संपीड़ित करते हैं। बहु-चरणीय नोज़ल अंशीकरण तेल के पीछे की ओर प्रवाह को रोकता है। कोई गतिमान यांत्रिक घटक न होने के कारण स्थिर संचालन, कम रखरखाव लागत, उच्च पंपिंग गति और उच्च लागत-प्रदर्शन अनुपात सुनिश्चित होता है। मुख्य दोष तेल वाष्प का पीछे की ओर प्रवाह है, जिसके लिए वैक्यूम चैम्बर की रक्षा के लिए ठंडे ट्रैप या उच्च-दक्षता बैफल्स की आवश्यकता होती है।

4.2.2 अनुप्रयोग और चयन दिशानिर्देश

यह 10⁻⁶ से 10⁻⁹ पास्कल के अंतिम निर्वात को प्राप्त करता है, जिसका उपयोग व्यापक रूप से बड़े क्षेत्रफल के सजावटी लेपन, प्रकाशिकी लेंस लेपन, निर्वात ऊष्मा उपचार भट्टियों और बड़े अंतरिक्ष यान अंतरिक्ष अनुकरण कक्षों में किया जाता है। चयन मानदंड: कक्ष के सामान्य व्यास के साथ संगतता, एकीकृत तापमान-नियंत्रित तापन प्रणाली; पूर्व-निर्वात को 10 पास्कल से कम बनाए रखने के लिए एक रूट्स-घूर्णन वैन पंप सेट को पूर्व-पंप के रूप में आवश्यकता होती है। उच्च निर्वात अनुप्रयोगों के लिए सिलिकॉन तेल को वरीयता दी जाती है, जबकि खनिज तेल का उपयोग केवल कम मानक औद्योगिक प्रक्रियाओं में सीमित है। उद्योग की प्रवृत्ति: सटीक अर्धचालक उत्पादन लाइनों में टर्बोआणविक शुष्क पंप धीरे-धीरे तेल प्रसार पंपों की जगह ले रहे हैं, फिर भी बड़े आयतन वाले कक्षों और मध्यम स्वच्छता आवश्यकताओं वाली औद्योगिक प्रक्रियाओं में तेल प्रसार पंपों को उनकी उच्च पंपन गति और आर्थिक लाभ के कारण अप्रतिस्थाप्य माना जाता है।

4.3 भाप जेट पंप

उच्च-दाब भाप को लावल नॉज़ल के माध्यम से सुपरसोनिक जेट प्रवाह में परिवर्तित किया जाता है, जो लक्ष्य गैस को आकर्षित करता है और मिश्रित करता है ताकि पंपिंग संभव हो सके। गतिमान यांत्रिक भागों के बिना, जेट पंपों की विफलता दर अत्यंत कम होती है और ये सीधे कणिकाओं, संक्षारक माध्यमों तथा ज्वलनशील/विस्फोटक पदार्थों युक्त गैस प्रवाह को संसाधित कर सकते हैं। बहु-चरणीय श्रृंखला व्यवस्था के माध्यम से सैकड़ों पास्कल के क्रूर निर्वात स्तर प्राप्त किए जा सकते हैं। प्रमुख अनुप्रयोगों में पेट्रोरसायनों में निर्वात आसवन, धातुकर्म में पिघली हुई इस्पात का निर्वात शुद्धिकरण, बड़े पैमाने पर सामग्री का निर्वात शुष्कन और विद्युत संयंत्रों के निर्वात प्रणालियाँ शामिल हैं। चयन पैरामीटर: भाप दाब और उपभोग, शीतलन जल प्रवाह दर, गैस के संक्षारकता और संसाधन क्षमता के अनुसार अनुकूलित पंप सामग्री।

अति उच्च निर्वात के लिए 5 पकड़ पंप

5.1 क्रायोपंप

5.1.1 संचालन सिद्धांत

एक जी-एम क्रायोकूलर दो-चरणीय क्रायोजेनिक ठंडी प्लेटें उत्पन्न करता है: प्राथमिक चरण (५०–८० केल्विन) जल वाष्प और हाइड्रोकार्बन को पकड़ता है; द्वितीयक चरण (१०–१५ केल्विन) नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और आर्गन को संघनित करता है। द्वितीयक ठंडी प्लेटों पर सक्रिय कार्बन की परत भौतिक अधशोषण के माध्यम से हाइड्रोजन और हीलियम जैसी हल्की गैसों को अधशोषित करती है। एक बार अधशोषित गैस से संतृप्त हो जाने के बाद, ठंडी प्लेटों को पंपिंग क्षमता को पुनः प्राप्त करने के लिए १००–२०० °से. तक गर्म किया जाता है, जिसमें पूरे चक्र के दौरान तेल-मुक्त संचालन और शून्य बैकस्ट्रीमिंग होती है।

५.१.२ अनुप्रयोग और संचालन विशिष्टताएँ

अंतिम निर्वात 10⁻⁹ पास्कल तक पहुँचता है, जिसका उपयोग अर्धचालक आयन कार्यान्वयन, चुंबकीय लक्ष्य निक्षेपण, प्रकाशिक वाष्पीकरण लेपन, परमाणु संलयन और सतह भौतिकी अनुसंधान में किया जाता है। प्रारंभ करने से पहले, पूर्व-पंपों को कक्ष को 1 पास्कल से कम दबाव तक कम करना आवश्यक है और निर्वात प्रणाली को पूर्णतः शुष्क करना आवश्यक है; उच्च दबाव और प्रचुर मात्रा में जल वाष्प के तहत सीधे प्रारंभ करने से ठंडा सिरा बर्फ जम जाएगा और स्थायी क्षति हो सकती है। चयन के कारकों में कक्ष का तापीय भार, पुनर्जनन चक्र की अवधि और प्रतिप्रवाह रोधक बैफल डिज़ाइन शामिल हैं।

5.2 स्पटर आयन पंप

5.2.1 संचालन सिद्धांत

लंबवत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के अधीन पेनिंग डिस्चार्ज को गैस अणुओं को आयनित करने के लिए प्रेरित किया जाता है। उच्च-ऊर्जा आयन टाइटेनियम कैथोडों पर आघात करते हैं, जिससे ताज़ा सक्रिय टाइटेनियम फिल्में निकलती हैं। अभिक्रियाशील गैसें टाइटेनियम फिल्मों के साथ रासायनिक अभिक्रिया के माध्यम से स्थिर यौगिकों का निर्माण करती हैं, जबकि हाइड्रोजन और अन्य हल्की गैसें टाइटेनियम क्रिस्टल लैटिस के भीतर पकड़ ली जाती हैं। घूर्णन यांत्रिक भागों के बिना, आयन पंप कंपन-मुक्त संचालन प्रदान करते हैं, जिनमें पूर्ण-धातु, तेल-मुक्त सीलिंग और अत्यधिक लंबे समय तक रखरखाव-मुक्त निरंतर संचालन समय शामिल है। सीमा: अक्रिय गैसों (He, Ar) के लिए कम पंपिंग गति, जिसके लिए टाइटेनियम सबलाइमेशन पंपों या क्रायोपंपों के साथ सहायक संयोजन की आवश्यकता होती है।

5.2.2 अनुप्रयोग और चयन दिशानिर्देश

अंतिम निर्वात 10⁻¹¹ पास्कल तक बढ़ाया जा सकता है, जो इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, कण त्वरक, एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS)/ऑगर इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (AES) सतह विश्लेषण उपकरणों और अत्यंत उच्च निर्वात अनुसंधान सुविधाओं के लिए उपयुक्त है। आंतरिक स्थायी चुंबकों द्वारा अवांछित चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न किए जाते हैं, जिसके कारण उच्च सटीकता वाले इलेक्ट्रॉन-बीम उपकरणों से सुरक्षित स्थापना दूरी की आवश्यकता होती है। प्रारंभ करने से पहले 10⁻² पास्कल तक पूर्व-निर्वातन अनिवार्य है। इलेक्ट्रोड के विषाक्त होने और विफलता को रोकने के लिए धूल और हाइड्रोकार्बन वाष्प के सीधे पंपिंग की अनुमति नहीं है।

5.3 टाइटेनियम सब्लाइमेशन पंप (TSP) और गैर-वाष्पीकृत गेटर पंप (NEG)

दोनों UHV/XHV प्रणालियों के लिए सहायक पंप के रूप में कार्य करते हैं, जिन्हें आमतौर पर आयन पंप और क्रायोपंप के साथ संयोजित किया जाता है:

• टाइटेनियम सब्लाइमेशन पंप (TSP) : टाइटेनियम तार या गोलियों को उच्च धारा द्वारा गर्म किया जाता है ताकि टाइटेनियम परमाणु वाष्पित हो सकें और ठंडी दीवारों पर अधिशोषण फिल्में बन सकें, जो प्रतिक्रियाशील गैसों को पकड़ने के लिए उपयोग की जाती हैं। ये अंतरालिक संचालन करते हैं और आवधिक पुनर्जनन की आवश्यकता होती है; ये मीथेन या निष्क्रिय गैसों को पंप नहीं कर सकते हैं।
• गैर-वाष्पीकृत गेटर पंप (NEG) zr-V-Fe मिश्र धातु को 400–450 °C के तापमान पर सक्रिय किया जाता है, जिससे छिद्रयुक्त संरचनाएँ बनती हैं, और हाइड्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड तथा जलवाष्प का कमरे के तापमान पर रासायनिक अधशोषण संभव हो जाता है। कंपन-मुक्त और तेल-मुक्त, लंबे सेवा जीवन के साथ; यह मीथेन और निष्क्रिय गैसों के लिए अप्रभावी है। प्राथमिक अनुप्रयोग: सिंक्रोट्रॉन विकिरण भंडारण वलय, कण त्वरक और उच्च-स्तरीय अर्धचालक उपकरण, जिनका उपयोग शुद्ध अति-निम्न दाब (UHV)/अत्यंत निम्न दाब (XHV) प्रणालियों के निर्माण में किया जाता है तथा स्थिर बीम गुणवत्ता और प्रयोगात्मक विश्वसनीयता की गारंटी दी जाती है।

6 निर्वात पंपों के लिए सामान्य चयन पद्धति

निर्वात पंप का चयन केवल लक्ष्य निर्वात स्तर पर आधारित नहीं हो सकता; बहु-आयामी संयुक्त मूल्यांकन की आवश्यकता होती है:

• लक्ष्य निर्वात स्तर : प्रौद्योगिकीय प्रक्रियाओं के अनुसार रफ/मध्यम/उच्च/अति-उच्च निर्वात श्रेणीकरण के आधार पर मुख्य पंप और पूर्व-पंप के संयोजन को सुसंगत बनाएँ।
• शुद्धता मानक सेमीकंडक्टर, फार्मास्यूटिकल्स और परिशुद्ध विश्लेषण के लिए शुष्क पंप, क्रायोपंप और आयन पंप को प्राथमिकता दी जाती है; धातुकर्म, पैकेजिंग और बड़े क्षेत्रफल के औद्योगिक कोटिंग के लिए तेल-सीलित रोटरी वेन पंप और तेल डिफ्यूजन पंप स्वीकार्य हैं, जहाँ शुद्धता की आवश्यकताएँ कम कठोर हैं।
• प्रक्रिया गैस की स्थितियाँ जल-वाष्प युक्त गैस प्रवाह के लिए गैस-बैलास्ट युक्त रोटरी वेन पंप; धूल युक्त गैस के लिए पूर्व-फिल्टर; संक्षारक माध्यमों के लिए संक्षारण-रोधी स्क्रू शुष्क पंप; उच्च अक्रिय गैस भार के लिए क्रायोपंप एकीकरण; ज्वलनशील और विस्फोटक माध्यमों के लिए नाइट्रोजन पर्जिंग विस्फोटरोधी संयोजन।
• पंपिंग गति का मिलान बड़े कक्ष के आयतन और रिसाव दर के लिए उच्च पंपिंग गति की आवश्यकता होती है; रूट्स बूस्टर पंप और फॉरपंप के बीच 5:1 से 10:1 का पंपिंग गति अनुपात बनाए रखना आवश्यक है; टर्बोआणविक पंप और क्रायोपंप के लिए सुमेलित फॉरपंप प्रवाह की आवश्यकता होती है।
• पूंजी और रखरखाव लागत तेल-सील रोटरी वेन पंप अल्पकालिक अंतरालित संचालन के लिए कम प्रारंभिक लागत प्रदान करते हैं; शुष्क पंप दीर्घकालिक निरंतर शुद्ध उत्पादन के लिए आदर्श हैं; तेल डिफ्यूजन पंप मध्यम शुद्धता आवश्यकताओं वाले बड़े कक्षों के लिए लागत-प्रभावी हैं; स्क्रॉल शुष्क पंप छोटे प्रयोगशाला उपकरणों के लिए उपयुक्त हैं।

सारांश में, निर्वात प्रौद्योगिकियाँ मूल निर्माण से लेकर अग्रणी मौलिक अनुसंधान तक पूरी औद्योगिक श्रृंखला को कवर करने के लिए विविध प्रकार के पंपों के संयुक्त विन्यास पर निर्भर करती हैं। निर्वात स्तर और पर्यावरणीय शुद्धता में निरंतर सुधार निर्माण, सामग्री विज्ञान, अर्धचालक, एयरोस्पेस और मौलिक भौतिकी जैसे क्षेत्रों में प्रौद्योगिकीय अद्यतन को संचालित करता है।