Principio de bombeo de la criobomba
La criobomba está equipada con una placa fría que se enfría a temperaturas extremadamente bajas mediante helio líquido o un refrigerador. Condensa el gas y mantiene la presión de vapor del condensado por debajo de la presión máxima de la bomba, logrando así el efecto de bombeo. Las funciones principales del bombeo a baja temperatura son la condensación a baja temperatura, la adsorción a baja temperatura y la captura a baja temperatura. ① Condensación a baja temperatura: las moléculas de gas se condensan en la superficie de la placa fría o en la capa de gas condensado, y su presión de equilibrio es básicamente igual a la presión de vapor del condensado. Al bombear aire, la temperatura de la placa fría debe ser inferior a 25 K; al bombear hidrógeno, la temperatura de la placa fría debe ser inferior. El espesor de la capa de condensación del escape de condensación a baja temperatura puede alcanzar unos 10 mm. ② Adsorción a baja temperatura: las moléculas de gas se adsorben en la superficie del adsorbente recubierto en la placa fría con un espesor de capa de una sola molécula (del orden de 10-8 cm). La presión de equilibrio de adsorción es mucho menor que la presión de vapor a la misma temperatura. Por ejemplo, a 20 K, la presión de vapor del hidrógeno es igual a la presión atmosférica. Cuando se utiliza carbón activado para absorber hidrógeno a 20 K, la presión de equilibrio de adsorción es inferior a 10-8 Pa. Esto hace posible bombear aire mediante adsorción criogénica a temperaturas más altas. ③ Captura a baja temperatura: las moléculas de gas que no se pueden condensar a la temperatura de bombeo son enterradas y adsorbidas por la creciente capa de gas condensable.
En términos generales, la presión máxima de la bomba es la presión de vapor del gas condensado a la temperatura de la placa fría. Cuando la temperatura es de 120 K, la presión de vapor del agua es inferior a 10-8 Pa. Cuando la temperatura es de 20 K, excepto el helio, el neón y el hidrógeno, la presión de vapor de otros gases también es inferior a 10-8 Pa. Sin embargo, debido a la diferencia de temperatura entre el recipiente bombeado y la placa fría de baja temperatura, la presión máxima de la bomba es mayor que la presión de vapor del condensado. Para contenedores a temperatura ambiente, cuando la placa criogénica es de 20 K, la presión máxima de la bomba es aproximadamente 4 veces la presión de vapor del condensado.