Vedi traduzione automatica
Questa è una traduzione automatica. Per vedere il testo originale in inglese cliccare qui
#News
{{{sourceTextContent.title}}}
NOTE ALLECTRA PER LA PRATICA DELL'ALTO VUOTO E DELL'UHV
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
Per comprendere le sfide associate al raggiungimento e alla lavorazione dell'Alto Vuoto (HV) e dell'Ultra Alto Vuoto (UHV) è necessario esaminare le differenze (a livello molecolare) tra i vari livelli di vuoto.
{{{sourceTextContent.description}}}
L'intervallo di pressione dell'UHV è compreso tra 10-7 mbar e 10-12 mbar (da 10-5 Pa a 10-10 Pa) e dell'HV tra 10-7 mbar e 10-3 mbar (da 10-5 Pa a 10-1Pa). L'UHV è associata alla fisica delle alte energie e alla ricerca nucleare, come quella condotta al CERN, e l'HV principalmente alle applicazioni industriali e di ricerca.
Le norme, le regole e i protocolli stabiliti che definiscono e governano i fattori e le questioni relative al vuoto, da come ottenere tali livelli di vuoto, alla configurazione della pompa, alle misure di sicurezza, ai metodi di misurazione e al rilevamento delle perdite, devono essere riesaminati a fondo e spesso riprogettati.
Abbiamo raccolto alcune note sulla pratica odierna dell'alto vuoto e dell'UHV:
Livelli di vuoto
Vuoto grezzo
Da pressione atmosferica a 1 mbar (da 105 Pa a 100 Pa)
Vuoto medio
da 1 mbar a 10-3 mbar (da 100 Pa a 0,1 Pa)
Questo regime di pressione può essere ottenuto solo con l'uso di pompe di sgrossatura.
Alto vuoto
Da 10-3 mbar a 10-7 mbar (da 0,1 Pa a 10-5 Pa)
È necessario un pompaggio aggiuntivo, ad esempio con una pompa a diffusione, una pompa turbo o una pompa Cryo.
Ultra alto vuoto (UHV)
Al di sotto di 10-7 mbar. (al di sotto di 10-5 Pa)
UHV richiede pompe speciali e il bakeout del sistema per ridurre il degassamento.
Bakeout dei sistemi a vuoto
Per garantire che le superfici nel vuoto siano prive di gas assorbiti (soprattutto vapore acqueo), l'intero sistema di vuoto, compresi gli strumenti collegati, deve essere cotto in un forno. La temperatura tipica di bakeout per un sistema in acciaio inossidabile pompato con pompe molecolari turbo è di 200ºC.
Per una camera in alluminio questa temperatura può essere molto più bassa perché l'alluminio è un buon conduttore di calore, mentre l'acciaio inossidabile ne è povero.
Velocità di pompaggio e conduttanza
La velocità di pompaggio e la conduttanza si misurano in litri/sec. Il valore tipico della velocità di pompaggio per le pompe turbomolecolari è compreso tra 100 e 5000 litri/sec.
Se una pompa è collegata a un tubo stretto a bassa conduttanza, la velocità di pompaggio ottenuta sarà la conduttanza del tubo stretto, indipendentemente dalle dimensioni della pompa.
Rilevamento delle perdite
È molto importante che i componenti e le camere per l'uso in Alto Vuoto o UHV siano privi di perdite. I componenti e le camere per il vuoto vengono testati dopo la produzione con un rilevatore di perdite.
Il rilevatore di perdite è costituito da uno spettrometro di massa. Si tratta di uno strumento in grado di misurare la presenza di particolari molecole. Lo strumento è sintonizzato per rilevare le molecole di elio. L'elio è un gas incolore e non tossico che può passare attraverso aperture molto piccole. Viene spruzzato da una bombola di gas all'esterno di un componente sotto vuoto. Il rilevatore di perdite misura la velocità del flusso di gas elio che arriva al suo sensore.
Il tasso di perdita è espresso in unità di volume di gas al secondo, mbar-litro al secondo (mbar-l/s).
I componenti Allectra per l'alto vuoto sono specificati per avere un tasso di perdita inferiore a 10-9 mbar-l/sec, mentre i componenti UHV sono migliori di 5 x 10-10 mbar-l/sec.
Pressione finale (di base)
La pressione finale di un recipiente da vuoto pompato dipende dal tasso di degassamento (Q) e dalla velocità di pompaggio (P), supponendo che non vi siano perdite. Pressione di base = Q/P
Tassi di degassamento di materiali comuni:
Tassi di degassamento approssimativi da utilizzare per la scelta dei materiali da vuoto o per il calcolo dei carichi di gas (tutti i tassi si riferiscono a 1 ora di pompaggio).
Materiale da vuoto / Tasso di degassamento (torr litro/sec/cm lineare)
Alluminio / 7 x 10-9
Acciaio dolce / 5 x 10-6
Ottone / 4 x 10-6
Ceramica ad alta densità / 3 x 10-9
Pirex / 8 x 10-9
Viton (non cotto) / 8 x 10-7
Viton (cotto) / 4 x 10-8
Acciaio inox / 6 x 10-9
La cottura riduce tipicamente Q di un fattore 100 per i metalli e quindi riduce la pressione di base della stessa quantità.
Pressione finale (di base)
La pressione finale di un recipiente sottovuoto pompato dipende dal tasso di degassamento (Q) e dalla velocità di pompaggio (P), supponendo che non vi siano perdite.
Pressione di base = Q/P
Da ciò si evince che l'acciaio inossidabile, l'alluminio e la ceramica sono materiali adatti per l'alto vuoto e l'UHV. Anche il Viton può essere utilizzato in piccole quantità. L'acciaio dolce e l'ottone devono essere evitati.
La cottura tipicamente riduce Q di un fattore 100 per i metalli e quindi riduce la pressione di base della stessa quantità.
Sistemi di flangiatura
CONFLAT detta anche FC o CF
La flangia Conflat è stata inventata e brevettata dalla società Varian circa 50 anni fa. È costituita da una flangia in acciaio inox con fori per i bulloni e un profilo lavorato a lama di coltello. Le due flange sono imbullonate insieme a una guarnizione di rame che si trova tra i bordi a coltello. La forza esercitata dal serraggio dei bulloni fa sì che il rame fluisca e sigilli le imperfezioni dei bordi in acciaio. Le guarnizioni non sono riutilizzabili. La guarnizione è interamente in metallo (senza materiali polimerici), è a tenuta UHV e può essere cotta a 450ºC. La flangia CF è ora specificata dalla norma ISO 3669.
N.B
Le flange sono solitamente realizzate in acciaio inox 304 o 304L. Allectra specifica il 316L, una lega più costosa ma con migliori proprietà di saldatura.
Flangia Klein, KF o Kwik Flange
Una flangia semplice molto diffusa, utilizzata con una guarnizione polimerica e un morsetto esterno, per applicazioni ad alto vuoto.
Dimensioni disponibili
DN10KF
DN16KF
DN40KF
ISO-K
Flangia per alto vuoto per dimensioni maggiori, utilizzata con una guarnizione polimerica e un morsetto esterno.
DN63ISO-K
DN100ISO-K
DN160ISO-K
DN200ISO-K
DN250ISO-K e dimensioni superiori
ISO-F
Flangia per alto vuoto per dimensioni maggiori, con guarnizione in polimero e fori per bulloni.
DN63ISO-F
DN100ISO-F
DN160ISO-F
DN200ISO-F
DN250ISO-F - e dimensioni superiori
Esistono inoltre molte forme personalizzate e design speciali di flange, comprese quelle piatte che sigillano con metallo o con una scanalatura O ring.
