Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Pompa jonowo-sorpcyjna

AlekZ 01 Lis 2006 17:00 6898 15
  • Pompa jonowo-sorpcyjna
    Wytwarzanie lamp elektronowych wymaga wysokiej próżni. Do ich pompowania wykorzystuję wprawdzie zestaw pompowy z pompą obrotową i dyfuzyjną, który zapewnia próżnię 10^-6 Tr. Jednakże do pewnych eksperymentów, w tym także eksperymentów z lampami (desorpcja, badanie szczelności) wygodna w użyciu jest pompa jonowo-sorpcyjna.
    Pompy tego rodzaju mogą wytwarzać próżnie nawet do 10^-11 Tr.
    Moją pompę wykonałem ze szkła, anody pompy są stalowe (2szt), zaś katody wykonane są z tantalu i tytanu. Nie mając niestety silnych magnesów (np samarowych) byłem zmuszony użyć magnesu ze starego ustroju miernika magnetoelektrycznego. Przy tym dość słabym polu magnetycznym pompa pompuje do ciśnienia <10^-5 Tr, co do moich potrzeb jest w zasadzie wystarczające.

    Aby pompę było łatwo połączyć z lampą zdecydowałem się na konstrukcje szklaną.
    Oto niektóre parametry pompy:

    -napięcie zasilania 5kV
    -ciśnienie staru <10-3 Tr
    -ciśnienie końcowe <10^-5 Tr
    -średnica 16 mm (bez magnesu)
    -długość 15 cm (bez rurki łączącej z aparaturą)

    Pompa będzie jeszcze przebudowana; nie ustrzegłem się pewnych błędów- wykonałem złe wsporniki-izolatory szklane, które nie wytrzymują wysokiego napięcia.

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    Offline 
    Specjalizuje się w: technika próżniowa
    AlekZ napisał 1463 postów o ocenie 1217, pomógł 62 razy. Mieszka w mieście Marki. Jest z nami od 2003 roku.
  • #2
    Szokolo
    Poziom 19  
    Witam! Przyjmij moje gratulacje widziałem kilka Twoich prac: luminofory, nixe itp. Jestem pod wrażeniem, musisz mieć niezłe zaplecze chemiczne (gazy szlachetne i metale) :-). Możesz w skrócie opisać jak działa ta pompa ??? Pozdrawiam!
  • #3
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    Pompa jonowo-sorpcyjna jest rodzajem bezwylotowej pompy próżniowej. Mogą być pompy z zimną (jak ta moja) i gorącą katodą.
    W pompie z zimną katodą wytwarza się wyładowanie jarzeniowe między anodą i katodami z tytanu i tantalu. Ponieważ wyładowanie jarzeniowe zanika normalnie już przy ok 10^-2 Tr przykłada się zewnętrzne pole magnetyczne, które pozwala -w zależności od natężenia pola- podtrzymać wyładowanie przy znacznie niższych ciśnieniach. Wytworzone w wyładowaniu jarzeniowym jony gazu powodują rozpylanie materiału katod. Ponieważ tytan i tantal są metalami aktywnymi chemicznie następuje związanie gazów. Gazy niekatywne są "zamurowywane" między napylanymi warstwami metalu- tak na przykład pompowany jest argon.
    Stosowanie tytanu i tantalu jest korzystne ze względu na lepsze pompowanie argonu niż w pompie wyłącznie z katodami tytanowymi.

    Pompa jonowo-sorpcyjna z zimną katodą ma tą cenną zaletę, że reguluje się sama. Jeśli próżnia poprawia się maleje intensywność wyładowania i prąd pompy również maleje. Przy pogarszaniu próżni prąd pompy rośnie. Fakt ten pozwala na stosowanie pompy jonowej takze w charakterze próżniomierza.
  • #4
    tomgart
    Poziom 25  
    Alek Z. Mógłbyś zrobic jeszcze jakiś szkic tej pompy??, odległości elektrod, itp. A mógłbyś jeszcze napisać jak zejść najłatwiej do ciśnienia 10-3Tr i skąd wynaleźć tantal i tytan??
    A poza tym oczywiście same gratulacje i 6
  • #5
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    Nie jestem dobrym kreślarzem ani rysownikiem. Zamieszczam na razie prymitywny rysunek elektrod pompy. Średnice komórek -anod wynoszą u mnie 7 i 8 mm, wysokość 7 mm (stosunek wysokości do średnicy komórki równy ok 1:1...1:1,2). Odległość między katodami a anodą ok 1-2 mm.
    Anody wykonane są ze stali grubości ok 0,1 mm.

    Tantal można pozyskać z anod niektórych lamp nadawczych, z tytanem trochę gorzej. Ważne jest, aby szklany izolator -wspornik nie był za krótki, bo robia się przebicia, elektroliza szkła, parowanie sodu i inne nieszczęścia.

    Należy nadmienić, że ta konstrukcja szklana nie jest optymalna. Chcąc uzyskiwać lepszą próżnię końcową należy bezwzglednie zwiększyć średnicę komórek.

    Próżnię rzędu 10^-3 Tr da dobrej jakości pompa obrotowa. Zalecane uzycie pułapki zeolitowej wstecznego strumienia par oleju.
    Raczej nie opłaca się używać tu zespołu pompa obrotowa- pompa dyfuzyjna (ogólnie współpraca pompy jonowej z dyfuzyjną nie jest praktykowana, ze względu na to, że pompa dyfuzyjna daje próżnię z parami oleju). Takie połączenie - z pompą dyfuzyjną można uznać za dopuszczalne w amatorskich układach, przy czym pompa dyfuzyjna powinna pracować wówczas krótko, tylko przez tyle czasu, by cisnienie spadło do 10^-4...10^-3Tr. Gdy to nastapi odcina się pompę jonową i ją uruchamia.

    Znane są też i inne sposoby uzyskiwania próżni rzędu 10^-3 tr, na przykład przy pomocy zespołu pompa obrotowa-pompa zeolitowa, wzglednie sublimacyjno-pułapkowa (jest to raczej historia, gdyż układy z zeolitem nie są raczej poręczne -koniecznosć wygrzewania zeolitu i jego chłodzenia np do -100 stopni).
    Jesli obiekt opróżniany jest wykonany ze szkła to mogę Ci odpompować u siebie nawet do 10^-6 Tr:)
  • #6
    elektrochemik
    Poziom 13  
    A jaką szybkość pompowania daje taka pompa? Ja męczę się z układem pompa rotacyjna/pompa dyfuzyjna (do napylania próżniowego) i ledwie osiągam cisnienie 3*10exp-5 Tr. Czy Twoja koncepcja oznacza iż można zrezygnować ze stosowania uciążliwej w obsłudze pompy dyfuzyjnej?
  • #7
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    Można nie stosować pompy dyfuzyjnej względnie turbomoloekularnej przy współpracy z pompą jonową, ale pompa obrotowa musi być dobrej jakości-cisnienie końcowe rzędu 10^-3...10^-4Tr. Do napylania lepiej jednak używać pompy dyfuzyjnej. Jest to najtańszy sposób na próżnię.
    Pompa szklana mojej konstrukcji ma szybkość pompowania rzędu ułamka litra na sekundę. Jest to pompa do doświadczalnych układów szklanych o objętości co najwyżej szklanki-0,25l.

    Metalowe pompy jonowe w PIE http://www.pie.edu.pl/pompy.html mają natomiast większe szybkości pompowania:
    2, 25,50, 400 l/s a chyba nawet i więcej.

    Jesli możesz opisać swój ukłąd pompowy to myślę, że coś może da się zaradzić. Może masz nieszczelność, albo w układzie brudno. Może też być tak, że olej w pompie jest nieodpowiedni. Pompa pewno PDO2000 lub jakaś podobna?
  • #8
    tomgart
    Poziom 25  
    AlekZ - dzięki za info. Zamierzam zrobić rury do wyładowań Geisslera. Próbuję na razie z kompresorem od lodówki ale to chyba nie tędzy droga. tak że zwrócę się chyba do Ciebie o pomoc.
    AlekZ masz może jakąś swoją stronę internetową, widzę że jesteś niekwestionowamym expertem w tych sprawach, chetnie obejrzałbym co jeszcze działasz
  • #10
    Mje3sław
    Poziom 14  
    Witam! no to ja mam parę pytań w związku z próżnią: Ta nixie to w zasadzie jest lampa neonowa -czy do jej zrobienia faktycznie potrzeba tak dobrej próżni? A jakie tam ciśnienie panuje na końcu? Lampy neonowe są przecież nadal produkowane przez manufaktury - ozdobne krzyżyki, płomyki itp i zwykłe neonówki sygnalizacyjne. Przy okazji - jak to jest zrobione, że niektóre te płomyki zmieniają miejsce wyładowania? Interesuje mnie też jakiego rzędu próżnia powinna być w termosie, ewentualnie w kolektorze słonecznym próżniowym. I jeszcze do kompletu - jaką próżnie można uzyskać za pomocą ręcznej pompki - widziałem taką od noszy próżniowych, no i od pojemników do pakowania żywności. Wiem, że to wszystko można sobie poszukać w internecie, ale dobrze jest jak ktoś kto się zna się wypowie.
  • #11
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    W lampach nixie i wszelkich lampach neonowych próżnia wynosi kilka...kilkadziesiąt Tr (w nixie ok 30 Tr). Jest to zatem niezbyt duża próżnia. Trzeba jednak zwrócić uwagę na fakt, że lampa ma być napełniona czystym gazem szlachetnym (lub ich mieszaniną- zazwyczaj Ar-Ne). Domieszka powietrza jest wysoce niepożądana, bo m.in. zwiększa napięcie zapłonu. Wymagane jest zatem możliwie dobre wypompowanie z lampy powietrza np. do prózni 10^-4 Tr i następnie napełnienie gazem szlachetnym.
    Jeśli dobrej próżni nie sposób uzyskać, wówczas jedyną możliwścią jest "przepłukiwanie" lampy gazem szlachetnym- bardzo nieekonomiczne ze względu na cenę gazu.

    Co do przemieszczania się wyładowania, można to uzyskać dobierając odpowiednio ciśnienie i kształt elektrod, tak aby wyładowanie nie było stabilne.

    Odnośnie prózni w termosie- wynosi ona zazwyczaj około 10^-4Tr. Tego samego rzędu próżnia powinna występowac w kolektorach. Myślę, że na elektrodzie gdzieś taka dokładna informacja będzie.

    Pompy do pakowania żywności zapewniaja słabą próżnię, rzędu kilku...kilkudziesięciu Tr.
  • #12
    Mje3sław
    Poziom 14  
    Dziękuję za odpowiedzi - wiele mi się już rozjaśniło. Zastanawia mnie jeszcze dlaczego nie używasz wyprowadzeń ze starych lamp a tylko z żarówki?

    W opisie próżniomierza elektronicznego z Twojej stronki liczyłem na wykres ciśnienie - temperatura włókna - inaczej mówiąc jak bardzo zmienia się przewodnictwo ciepła ze spadkiem ciśnienia. Ciekawi mnie czy warto zmniejszać ciśnienie dostępnymi metodami np. pomiędzy szybami, czy jest to pozbawione sensu, gdyż bez wysokiej próżni niewiele zyskamy. [/i]
  • #13
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    Obecnie wykorzystuję już inne wyprowadzenia.
    Odnośnie zaś przewodnictwa cieplnego gazu to nalezy stwierdzić, że sensownie małe (dla twoich potrzeb) jest ono dopiero poniżej setnych części Tr.
  • #15
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    Znam tą stronę - jest ciekawa. Ale z tego co widziałem nie wszystkie łączenia szklane sa wykonane jak być powinny.