Bomba de sublimação de titânio - Titanium sublimation pump
Uma bomba de sublimação de titânio (TSP) é um tipo de bomba de vácuo usada para remover gás residual em sistemas de ultra-alto vácuo , mantendo o vácuo.
Princípio da Operação
Sua construção e princípio de operação são simples. Consiste em um filamento de titânio através do qual uma alta corrente (normalmente em torno de 40 Amps) é passada periodicamente. Essa corrente faz com que o filamento atinja a temperatura de sublimação do titânio e, portanto, as paredes da câmara circundante ficam revestidas com uma fina película de titânio limpo. Como o titânio limpo é muito reativo, os componentes do gás residual na câmara que colidem com a parede da câmara provavelmente reagirão e formarão um produto sólido e estável. Assim, a pressão do gás na câmara é reduzida. Mas, depois de algum tempo, o filme de titânio não estará mais limpo e, portanto, a eficácia da bomba será reduzida. Portanto, após um certo tempo, o filamento de titânio deve ser aquecido novamente, e um novo filme de titânio deve ser depositado novamente na parede da câmara. Como o tempo que leva para o filme de titânio reagir depende de vários fatores (como a composição do gás residual, a temperatura da câmara e a pressão total), o período entre as sucessivas sublimações requer alguma consideração. Normalmente, o operador não conhece todos esses fatores, então o período de sublimação é estimado de acordo com a pressão total e observando a eficácia do resultado. Alguns controladores TSP usam um sinal do manômetro para estimar o período apropriado.
Como o filamento TSP tem uma vida útil finita, os TSPs geralmente têm vários filamentos para permitir que o operador troque para um novo sem a necessidade de abrir a câmara. A substituição dos filamentos usados pode então ser combinada com outros trabalhos de manutenção.
A eficácia do TSP depende de vários fatores. Entre os mais críticos estão; a área do filme de titânio, a temperatura das paredes da câmara e a composição do gás residual. A área é normalmente maximizada ao considerar onde montar o TSP. A reatividade do novo filme de titânio é aumentada em temperaturas mais baixas, por isso é desejável resfriar a parte relevante da câmara, normalmente usando nitrogênio líquido. No entanto, devido ao custo do nitrogênio e à necessidade de garantir um fornecimento contínuo, os TSPs são comumente operados em temperatura ambiente. Finalmente, a composição do gás residual é importante - normalmente a bomba funciona bem com os componentes mais reativos (como CO e O 2 ), mas é muito ineficaz no bombeamento de componentes inertes, como gases nobres e metano (CH 4 ). Portanto, o TSP deve ser usado em conjunto com outras bombas.
Outras bombas que usam exatamente o mesmo princípio de funcionamento, mas usando algo diferente de titânio como fonte também são relativamente comuns. Esta família de bombas é geralmente chamada de ' bombas getter ' ou 'getters' e normalmente consiste em metais que são reativos com os componentes do gás residual que não são bombeados pelo TSP. Ao escolher várias dessas fontes, a maioria dos constituintes do gás residual, exceto os gases nobres, podem ser direcionados.
Considerações práticas
Ao montar o TSP na câmara, uma série de considerações importantes devem ser feitas. Em primeiro lugar, é desejável que o filamento possa se depositar em uma grande área. No entanto, deve-se tomar cuidado para que o titânio não seja depositado em nada que possa danificar. Por exemplo, passagens elétricas contendo isoladores de cerâmica falharão se o titânio formar uma película condutora que liga o isolador de cerâmica. As amostras podem ser contaminadas por titânio se tiverem linha de visão para a bomba. Além disso, o titânio é um material muito duro, portanto, o filme de titânio que se acumula no interior da câmara pode formar flocos que caem em componentes mecânicos (normalmente bombas e válvulas turbomoleculares ) e os danificam.
Muitas câmaras contendo TSPs também possuem uma bomba de íons . Freqüentemente, a bomba de íons fornece um bom local para o TSP, e alguns fabricantes promovem o uso de ambos os tipos juntos. Além disso, os TSPs têm se mostrado eficazes contra os efeitos de regurgitação das bombas de íons.