Diffusiiepompen | Werkingsprincipe, Vacuümcreatie, Gebruik in het Lab

Diffusiiepompen zijn cruciale apparaten in vacuümtechnologie, essentieel voor het creëren van zeer lage drukken in laboratoria voor toepassingen zoals elektronenmicroscopie en dunnefilmdepositie.

Diffusiiepompen: Werkingsprincipe, Vacuümcreatie en Gebruik in het Lab

Diffusiiepompen zijn essentiële apparaten in de wereld van vacuümtechnologie en worden veelvuldig gebruikt in laboratoria. Ze spelen een cruciale rol bij het creëren van ultrastrakke vacuüms. In dit artikel bespreken we het werkingsprincipe van diffusiiepompen, hoe ze een vacuüm creëren en hun gebruik in laboratoriumomgevingen.

Werkingsprincipe van Diffusiiepompen

Een diffusiiepomp werkt op basis van de diffusie van gasdeeltjes door een snel bewegende dampstraal. Het apparaat bestaat uit een verhitte olietank waar een speciale olie wordt verdampt. Deze olie verdampt en de damp stijgt op langs een centralewerkende cilinder. Aan deze cilinder zijn een of meer conische spuitpijpen bevestigd.

De olie wordt verwarmd tot een hoge temperatuur.

De olie verdampt en stijgt op in de vorm van damp.

De damp wordt door de conische spuitpijpen geleid, waardoor een snel bewegende dampstraal ontstaat.

De dampstraal creëert een zone met lage druk door gasmoleculen mee te slepen en naar beneden af te koelen en te verdrijven. De gasmoleculen worden hierdoor continu uit de vacuümkamer verwijderd.

Vacuümcreatie

Diffusiiepompen zijn ideaal voor het bereiken van zeer lage drukken, vaak onder de 10^-6 tot 10^-10 Torr. Dit maakt ze geschikt voor toepassingen waar een extreem schoon vacuüm vereist is. Het proces van vacuümcreatie verloopt in verschillende stappen:

Grof vacuüm: Dit is de eerste stap waarbij een primaire pomp (zoals een roterende schoepenpomp) wordt gebruikt om het grootste deel van de lucht uit de kamer te verwijderen.

Middel vacuüm: Hier neemt de diffusiiepomp het over en verlaagt de druk verder.

Ultra hoog vacuüm: In sommige toepassingen kan een ionenpomp of een cryopomp worden gebruikt om samen met de diffusiiepomp het vacuüm verder te verbeteren.

Gebruik in het Lab

Laboratoria gebruiken diffusiiepompen voor een breed scala aan toepassingen die variëren van materiaalkarakterisering tot microscopie en oppervlaktewetenschap. Enkele specifieke voorbeelden zijn:

Elektronenmicroscopie: Vereist een extreem hoog vacuüm om elektronbomen te creëren zonder verstoring door gasmoleculen.

Dunnefilmdepositie: Bij technieken zoals sputteren en verdampen is een schoon vacuüm essentieel om contaminatie van de films te voorkomen.

Massaspectrometrie: Hier is een vacuüm nodig om de ionisatie van deeltjes te vergemakkelijken en nauwkeurige metingen mogelijk te maken.

Hoewel diffusiiepompen krachtig en effectief zijn, hebben ze ook enkele nadelen. Ze kunnen bijvoorbeeld olieresten in de vacuümkamer achterlaten, wat in sommige gevoelige toepassingen ongewenst is. Daarom worden soms aanvullende systemen zoals koudevallen gebruikt om deze oliemoleculen te vangen.

Conclusie

Diffusiiepompen zijn onmisbare hulpmiddelen in de vacuümtechnologie, dankzij hun vermogen om zeer lage drukken te bereiken en te handhaven. Hun gebruik in laboratoria variëert van fundamenteel onderzoek tot toegepaste wetenschap. Begrip van hun werkingsprincipe en de wijze waarop ze vacuüm creëren, is essentieel voor iedereen die betrokken is bij vacuümtechnologie.