确保洁净可靠的分析环境的真空系统
主泵排气至大气压力并在中低真空度下达到压力;它们可以使用油润滑泵或“干式泵”。
达到高真空度和超高真空度的二级泵需要配套的主泵。所用的真空泵类型取决于分析应用的特定要求。
我们的所有真空泵及其控制器都是与优秀 OEM 厂商合作开发的,充分考虑了分析仪器领域的应用。
在某些情况下,当现成的泵不符合可用空间或流程的性能要求时,我们的“定制产品开发”(BPD) 团队将开发定制的真空解决方案。这将是与您共同设计、专门针对您的应用开发的解决方案。
用于质谱分析的真空系统
质谱分析 (MS) 是一种科学技术,用于测量样品中原子和分子的质量和相对数量。本质上,它可被视为化学分析仪。一开始需对样本进行“离子化”,这可以根据样本类型通过多种技术来完成。然后根据离子的质荷比,再次采用合适的方法分离离子。然后对其进行检测,最后处理信号以获得质谱。
质谱分析具有广泛的应用,包括化学、生物学、环境科学、药理学和医学领域。它可用于鉴别未知化合物,量化样品中特定化合物的量,并帮助确定复杂分子的结构。
质谱分析的准确度和精密度取决于不同的真空度。真空泵可去除可能干扰测量流程的残留气体分子,从而确保质谱仪在所需的真空条件下运行。
用于质谱分析的常用真空泵技术包括:
旋片泵(RV 和 E2M)
油润滑旋片泵 (RVP) 的机构包括一组固定在转子中的滑动叶片,该叶片在圆柱定子壳体内偏心旋转。当油润滑的叶片随转子旋转时,离心力将其压到定子壳体壁上。进入泵的气体被叶片限制,并被压缩成更小的体积,直至到达泵出口,使其排至大气中。使用单级或双级 RVP 并提供不同的极限压力。
多级罗茨泵 (MSR)(nXRi 和 nXLi)
采用简单结构的 MSR 是干式罗茨泵,具有两个反向旋转、相互连接的“叶状”转子,在配套的异形定子外壳内旋转。气体通过与转子垂直的进气法兰进入干式泵,然后在快速旋转的转子之间“隔离”(这些转子以相反方向旋转)、压缩,然后送入下一级。转子的几何形状会产生压缩,因此每级都会产生逐渐升高的压力。MSR 泵通常在共用轴上使用七个转子级,一组的排气级连接至下一组的进气级,依此类推。然后,压缩气体通过最终排气级排放至大气中。
涡旋泵
干式涡旋泵由真空壳体中包含的两个共绕螺旋形涡旋几何结构组成。一个涡旋结构是固定的,而一个驱动涡旋则在另一个涡旋内偏心移动但不旋转。气体进入螺旋的(外部)开口端,当其中一个螺旋绕轨道运行时,会在涡旋之间隔离一定量的气体,并在两个螺旋之间“挤压和输送”。当这种被隔离的“小块”气体流向机构中心时,它所占的体积就会减小,因此,这种隔离的气体量会被不断压缩,直至在壳体中心通过单向阀排放到大气压力为止。
涡轮分子泵 (TMP)
这些泵通过使用高速旋转的涡轮叶片(约 1000 Hz)将气体分子从仪器真空室中排出并进入泵的入口来工作。它们被广泛使用,因为它们可以为仪器中使用的多种流程创建所需的广泛真空度,范围为 10-2 至 10-10 mbar。
定制设计解决方案
OEM 厂商经常会有特定的要求,在这种情况下,EDWARDS 定制产品开发 (BPD) 小组会与之共同设计一款符合客户确切需求的真空解决方案。
用于电子显微镜的真空系统
使用电子显微镜工作的科学家可以识别地球上非常小的物质,这需要运行安静、无振动且可靠的真空泵。
电子显微镜 (EM) 在其内部应用不同的真空度,以实现其所需的性能。对于在“源”处使用电子枪,需要使用 UHV 环境来防止对电子源造成损坏。这还使电子束能够从源穿过电子柱,然后到达样品,而不会被残留气体分子散射或吸收。然后电子束会与样品相互作用,产生可检测到并用于生成图像的信号。
为了获得高分辨率图像,显微镜室中的真空必须具有稳定的高质量,在某些情况下包括 UHV 条件,因此需要使用真空泵。
电子显微镜中使用了多种真空泵技术;常见的是:
根据显微镜中使用真空泵的位置,必须尽量减少泵产生的振动,以防止对图像造成干扰。在某些 EM 配置(环境扫描 EM)中,泵必须能够以约 10 mbar 的真空度持续抽空水蒸汽环境。
通过 Gamma Vacuum 系列,我们现在提供离子、钛升华和非蒸散型吸气泵来补充我们的机械泵。这补全了我们的产品系列,可提供从大气压力到 UHV 的工作压力,从而提供非常完整的真空解决方案产品。
离子吸气泵 (IGP)
根据存在的气体数量和类型,IGP 可产生 10-6 至 10-12 mbar 的真空。在电子显微镜中,它通常用于电子柱,因为没有活动的机械零件,这意味着它可以产生无振动的 UHV 条件。
在开机之前,需要降低至高真空度。这通常是通过将涡轮分子泵与前级泵(膜片泵、涡旋泵或旋片泵)结合使用来实现的。
达到所需的真空度(通常为 10-6 mbar 或更低)后,便可开启 IGP。
IGP 真空泵有三种基本类型:
这三种类型都包括一个真空室,其大小因泵的速度而异,具有 Conflat 法兰和高电压馈通。它们外部有一对通过磁轭连接的铁氧体磁铁板,可产生一个约为 0.12 T 的磁场。
传统二极管 (CV) 泵
CV 泵非常适合需要抽取反应性气体(如氧气、氢气、碳氢化合物、氮气和水蒸汽等)的应用。其内部包含一对保持在接地电位的钛阴极板,可“夹入”一系列电隔离的不锈钢阳极管。在阳极管上施加高电压(通常为 7kV)可导致释放自由电子。这些电子以螺旋运动移动(由磁场引起),最终会撞击气体分子,敲落电子,产生正离子。然后,该离子会被带正电的阳极管排斥,并被吸引至接地阴极板上,在那里它会高速撞击表面,与钛阴极板发生化学反应。还会启动钛溅射,形成活性吸气钛抽吸层。
差动离子 (DI) 泵或惰性二极管泵
DI 吸气泵具有出色的惰性气体抽吸能力,但会因此损失一些反应性气体的抽吸。钛板被钽片所取代。气体分子再次通过电子轰击离子化,但当它们加速并撞击钽阳极板时,它们被反射为高能中子,然后再结合到表面,最终被溅射的钽吸气抽吸。
三极管泵
三级管真空泵的结构略有不同。在这里,管已接地,阴极板被负高压电位的阳极钛条所替代。离子以常规方式生成,并向这些钛条加速移动,在这里发生撞击并被释放为高能中子,最终嵌入到室壁中,并被溅射的钽吸气抽吸。钛条有锋利的边缘,由于它们处于高负电位,它们很容易出现“晶须”,随着时间的推移,这些“晶须”可能会周期性地“闪络”,导致一些电气不稳定。
用于手套箱的真空系统
手套箱是封闭的工作区,用于在无氧气或水分的全隔离环境中处理材料。为实现这种隔离,真空泵用于排出手套箱中的环境残留空气,然后用氮气或氩气等惰性气体吹扫并密封。真空泵产生的低压环境可防止外部大气进入手套箱。
可用于手套箱的多种不同类型的真空泵包括膜片泵、旋片泵和涡旋泵。泵的选择取决于应用的特定需求,如气体流速、真空度和维护要求。
用于 X 射线衍射 (XRD) 的真空系统
XRD 是一种通过检查材料如何与 X 射线发生相互作用来分析材料结构的技术。当 X 射线照射在样品上时,它们会衍射出特定的图谱,通过分析这些图谱,可以确定样品的晶体结构。
XRD 中使用真空来消除大气分子,这些分子可以散射和吸收 X 射线,从而降低信噪比和数据准确性。通过去除空气分子并产生真空,X 射线可以与样品相互作用而不受干扰,从而获得质量更好的数据。
XRD 中也使用真空来减少样品污染。当样品暴露于空气中时,可能会被灰尘、水蒸汽和空气中的其他颗粒污染,从而干扰衍射图谱。通过使用真空,可防止样品受到这些污染物的影响,从而实现更准确的分析。
为了在 XRD 仪器中产生真空,使用真空泵去除样品室中的空气分子。根据仪器和待分析样品的具体要求,可以使用不同类型的真空泵,如旋片泵、膜片泵和涡轮分子泵。