1. Meginreglan um loftútdrátt
Inni í frostdælunni er köld plata sem er kæld niður í mjög lágt hitastig með fljótandi helíum eða ísskáp. Það þéttir gasið og heldur gufuþrýstingi þéttivatnsins undir endanlegum þrýstingi dælunnar til að ná dæluáhrifum. Helstu hlutverk lághita dælingar eru lághitaþétting, lághitaaðsog og lághitafanga.
① Lághitaþétting: gassameindir þéttast á yfirborði köldu plötunnar eða á þétta gaslaginu og jafnvægisþrýstingurinn er í grundvallaratriðum jafn gufuþrýstingi þéttivatnsins. Þegar loft er dælt verður hitastig köldu plötunnar að vera lægra en 25K; þegar dælt er vetni er hitastig kalda plötunnar lægra. Þykkt lághitaþéttingar- og útdráttarþéttingarlagsins getur orðið um 10 mm.
②Lághitaaðsog: Gassameindirnar eru aðsogaðar á yfirborði aðsogsefnisins sem er húðað á köldu plötunni með þykkt einsameindalags (í röð sentímetra). Jafnvægisþrýstingurinn fyrir aðsog er mun lægri en gufuþrýstingurinn við sama hitastig. Ef gufuþrýstingur vetnis er jöfn andrúmsloftsþrýstingi við 20K, er jafnvægisþrýstingur aðsogs lægri en Pa þegar vetni er tekið upp með 20K virku kolefni. Þetta gerir það mögulegt að framkvæma dælingu með kryogenic aðsog við hærra hitastig.
③Cryogenic gildra: Gassameindir sem ekki er hægt að þétta við útdráttshitastigið eru grafnar og aðsogast af vaxandi lagi af þéttanlegu gasi.
Almennt séð er endanlegur þrýstingur dælunnar gufuþrýstingur þétta gassins við hitastig köldu plötunnar. Þegar hitastigið er 120K er gufuþrýstingur vatns nú þegar lægri en Pa. Við 20K hita, nema fyrir helíum, neon og vetni, er gufuþrýstingur annarra lofttegunda einnig lægri en Pa.
Hins vegar, vegna mismunandi hitastigs á dældu ílátinu og kryógenískum köldu plötunni, er endanlegur þrýstingur dælunnar hærri en gufuþrýstingur þéttivatnsins. Fyrir ílát við stofuhita, með 20K cryopanel, er endanlegur þrýstingur dælunnar um það bil 4 sinnum hærri en gufuþrýstingur þéttivatnsins.
2. Tegund
Kryodælur eru skipt í tvær gerðir: innspýtingar-gerð fljótandi helíum cryopumps og lokaður hringrás gas helíum kæliskápur cryopumps.
Innspýting fljótandi helíum cryopumpa
Það er aðallega samsett úr fljótandi helíumíláti, dæluhluta og fljótandi köfnunarefnisholi sem er tengt við skífu. Til að draga úr neyslu á fljótandi helíum, tekur ytri veggur fljótandi helíumíláts upp tveggja laga hitaeinangrunarvegg og er rýmdur á milli.
Þegar dælunni er fordælt í Pa þrýsting er fljótandi köfnunarefni og fljótandi helíum sprautað og gasið þéttist á 4,2K vinnandi köldu plötunni. Eftir fordælingu er hlutþrýstingur helíums og vetnis í röðinni Pa, þannig að dælan getur náð endanlegum þrýstingi undir Pa. Ef fljótandi helíumílátið er tæmt og þjappað niður í 6650 Pa, getur hitastig fljótandi helíums minnkað í 2,3K og hægt er að fá lægri mörkþrýsting.
Lokað hringrás gas helíum kæliskápur cryopumpa
Það er ný tegund af cryopump sem kom fram á áttunda áratugnum. Þessi dæla eyðir ekki helíum, er auðveld í notkun, auðvelt í viðhaldi og er í auknum mæli notuð. Kælimiðill kæliskápsins er gas helíum, hitastig kalda plötunnar á fyrsta þrepi er 50-100K og dæmigerð notkun er 65K, sem er notað til að þétta vatnsgufu og forkæla aðrar lofttegundir; hitastig kalda plötunnar á öðru þrepi er 10-20K, sem er notað til að þétta nitur, lofttegundir eins og súrefni og argon.
Innra yfirborð efri köldu plötunnar er húðað með virku kolefni. Virkt kolefni hefur sterka aðsogsgetu fyrir helíum, neon og vetni við lágan hita. Kalda platan er úr súrefnislausum kopar og yfirborðið er slípað að spegilhæð til að draga úr losun.
Lokaþrýstingur dælunnar er Pa, vinnuþrýstingssviðið er Pa og fordælingarþrýstingurinn þarf að vera 1 Pa. Dæluhraði fullunninnar vöru hefur náð 60,000 lítrum/sekúndu. Að auki, í samræmi við eiginleika ferlisins, er hægt að raða loftútdráttarplötunni í dælt ílátið og loftútdráttarhraði getur náð meira en 106 lítrum/sekúndu.