Die Diffusionspumpe wird nicht bei Atmosphärendruck eingesetzt, da sie ein Vorvakuum benötigt, um effektiv zu funktionieren.
Dies liegt an ihrer Konstruktion und ihren Funktionsprinzipien, die auf den Dampf einer siedenden Flüssigkeit angewiesen sind, um Luftmoleküle einzufangen, und bei höheren Drücken nicht effizient arbeiten können.
Warum wird die Diffusionspumpe nicht bei Atmosphärendruck eingesetzt? 4 Hauptgründe werden erklärt
1. Betriebliche Anforderungen an Diffusionspumpen
Diffusionspumpen funktionieren, indem sie den Dampf einer siedenden Flüssigkeit nutzen, um Luftmoleküle einzuschließen.
Dieser Flüssigkeitsdampf, in der Regel Öl, bewegt sich nach oben und fängt Luftmoleküle ein, die dann zum Boden der Pumpe geleitet werden.
Die eingefangenen Moleküle werden freigesetzt, wenn der Flüssigkeitsdampf abkühlt, und der Vorgang wiederholt sich.
Dieser Mechanismus ist sehr effektiv bei der Erzeugung eines Hochvakuums, erfordert jedoch eine Umgebung mit niedrigerem Druck, um den Prozess in Gang zu setzen.
2. Bedarf an einer Vorpumpe
Diffusionspumpen haben kein Saugvermögen im Grob- und Feinvakuumbereich, so dass eine Vorpumpe, wie z. B. eine Drehschieber- oder Wälzkolbenpumpe, eingesetzt werden muss.
Diese Vorpumpen erzeugen das Anfangsvakuum, indem sie den Druck von atmosphärischen Werten auf einen Bereich reduzieren, in dem die Diffusionspumpe in Betrieb gehen kann.
Ohne dieses Anfangsvakuum würde der Flüssigkeitsdampf der Diffusionspumpe die Luftmoleküle nicht wirksam mitreißen, wodurch die Pumpe unwirksam würde.
3. Druckniveaus und Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad einer Diffusionspumpe ist bei sehr niedrigem Druck optimiert, typischerweise im Bereich von 8,0 x 10^-6 Torr.
Bei atmosphärischem Druck ist die Dichte der Luftmoleküle zu hoch, als dass die Diffusionspumpe sie effektiv einfangen und entfernen könnte.
Aus diesem Grund sind Diffusionspumpen in der Regel Teil eines mehrstufigen Vakuumsystems, bei dem die ersten Stufen den Druck auf ein für den Betrieb der Diffusionspumpe geeignetes Niveau reduzieren.
4. Vergleich mit anderen Pumpen
Im Gegensatz zu Diffusionspumpen können andere Pumpentypen wie Turbomolekularpumpen (TMP) das gewünschte Vakuumniveau schneller und ohne Kühlwasser und Öl erreichen.
Dadurch sind sie für einige Anwendungen besser geeignet, insbesondere dort, wo eine schnelle Evakuierung und Sauberkeit entscheidend sind.
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