Technický obor zabývající se vytvářením a využíváním vakua
Vytváří prostředí, kde je tlak plynů nižší než atmosférický tlak
Pro vytváření vakua se používají vývěvy
Podle dosažení míry vakua se vakuum dělí na:
Hrubé vakuum
Nízké vakuum
Vysoké vakuum
Ultravakuum
Druhy vakua
Hrubé vakuum - chemicky netečné prostředí, kde nedochází k oxidaci, používá se v žárovkách, výbojkách, vytváří se pomocí mechanických vývěv
Jemné vakuum - Delší střední volná dráha umožňuje určité výboje, používá se ve vakuových a rentgenových výbojkách, vakuovém napařování, vytváří se difúzními vývěvy
Vysoké vakuum - má ještě další volnou dráhu, využití při výrobě polovodičů, obrazovek, vytváří se turbomolekulárními, difúzními , sorpčními nebo iontovými vývěvami
Ultravakuum - pro svoji dlouhou volnou dráhu částic se používá především v urychlovači částic nebo při testech bez vlivů atmosférických částic, vytváří se iontově absorpčními nebo kryogenními vývěvami několika stupňů, přirozeně se vyskytuje ve vesmíru za hranicí zemské atmosféry
Mechanické vývěvy
Jedná se o podobný princip jako mají čerpadla
Vyskytují se jako:
Rotační olejové vývěvy
Membránová vývěva
Rootsovo čerpadlo
Turbomolekulární vývěva
Rotační olejová vývěva
Založené na mechanickém přemisťování plynu z uzavřeného prostoru ven do atmosféry
Pracují na principu lamelového čerpadla
Na výstupu je jednosměrný ventil
Oblast rotoru je z části naplněna olejem
Membránová vývěva
Membránová vývěva vytváří vakuum kmitáním
Membránu rozkmitá elektromagnet s vloženým permanentním magnetem
Výhodou je tichý chod a bezolejové vakuum
Jsou pro menší čerpací výkony
Rootsovo čerpadlo
využívá přemisťování plynu pomocí dvou protiběžných rotorů ve tvaru číslice 8
Výhodou je vysoký čerpací výkon, nižší dosažitelný tlak a absence par oleje
Nejčastěji se kombinují s rotační vývěvou, která tvoří předčerpání
Díky ním dochází ke snížení doby čerpání velkých objemů
Turbomolekulární vývěva
Přemisťuje molekul plyny pomocí naražení do rychle se pohybujících šikmých lopatek
Jedna vývěva má malý rozdíl vstupního a výstupního tlaku, proto se používá v sestavě několika vývěv za sebou
Je nutné předčerpat jiným druhem vývěvy
Používají se pro vytvoření vysokého vakua
Paroproudé vývěvy(difúzní)
Molekuly plynu jsou přemisťovány pomocí proudu páry
Pára je usměrněná pomocí trysky do jednoho směru
Kapalina se zahřívá ve válcové nádobě, páry z kapaliny stoupají vzhůru, kde se průchodem tryskou několikanásobně zrychlí, poté kondenzují na stěnách nádoby a stékají opět na dno
Takto dosažený rozdíl tlaků je malý, proto se využívá více trysek
Dělí se na dva základní druhy: Sorpční a Kondenzační
Sorpční vývěvy
Čerpané plyny se nevypouští do atmosféru ale ukládají je v čerpaném prostoru do objemu nebo na povrchu se sorpčními vlastnostmi
Používají se vývěvy:
Kryosorpční
Titanová sorpční
Iontová sorpční
Kryosorpční vývěvy
Pro pohlcování plynů používá aktivní uhlí ochlazené na -196 stupňů
Jeho sorpčnost je tak vysoká, že se dá použít jako primární vývěva pracující od atmosférického tlaku
Výhodou je čisté vakuum, nevýhodou manipulace s dusíkem
Titanová sorpční vývěva
Využívá sorpční schopnosti čerstvě napařené vrstvičky titanu
To se vytváří kontinuálním zahříváním titanového drátu procházejícím proudem na teplotu sublimace titanu
Výhodou je jednoduchost zařízení
Nevýhodou, že nejsou všechny plyny dostatečné absorbovány
Iontová sorpční vývěva
Využívá pohlcování molekul plynů, které je zvyšování jejich ionizací
Ionizace je způsobena srážkami s elektrony, které jsou urychlovány magnetickým polem
Kladné ionty jsou urychlovány k záporné titanové elektrodě
Nejčastěji se vyskytují v elektronových mikroskopech a vědeckých přístrojích pro studium povrchových jevů
Kondenzační vývěva
Plyny z čerpaného prostoru jsou odstraňovány kondenzací na chladném povrchu
Kondenzovat mohou jen plyny s vyšším bodem varu než je teplota kondenzační plochy
Nejnižší teploty dosáhneme pomocí hélia, skoro se nepoužívá
Vývěvy s kapalným dusíkem se používají jako vymrazovače k odstranění nežádoucích par
Přísavky
Při přilnutí k neporéznímu materiálu se využívá podtlaku plynů nebo kapalin
Pod přísavkou se vytvoří určité vakuum(hrubé nebo nízké)
Přísavky můžeme rozdělit na dvě základní skupiny, které se dál dělí na podskupiny:
Pasivní přísavky
Pasivní přísavky bez ovládání
Pasivní přísavky s ovládáním
Aktivní přísavky
Pasivní přísavky bez ovládání
Nejjednodušší typ přísavky, který má široké využití
vzduch je z přísavky vytlačen pomocí přitlačení přísavky
Nevýhodou je malá přídržná síla
Používá se pro malé přísavky o průměru jednotek až desítek mm
Využívají se v akvaristice a pro připevňovaní malých předmětů(sluneční clona do auta)
Pasivní přísavky s ovládáním
V základním stavu jsou ploché
Po přiložení k povrchu pomocí páky vytvoří vakuum
Výhodou je vyšší přísavná síla a možnost rychlého nenáročného uvolnění
Doba přisátí je závislá na porovosti povrchu
Používá se u přísavek s průměrem desítek až stovek mm
Využívá se u držáků GPS, manipulace se sklem, ...
Aktivní přísavky
Neslouží pro vytváření vakua, ale je do ni vakuum přiváděno z externího zdroje
Zdrojem je nejčastěji ejektory nebo vývěvy
Je možné je použít i pro materiály porezní
Doba přisání je limitována jen funkcí zdroje
Jedná se o přísavku, která se lehce přisaje a lehce uvolní
Používá se převážně v průmyslu, jako manipulační prostředek