Кіріспе
Жоғары вакуумды сорғы. Диффузиялық сорғылар газ молекулаларын сорғы тамағынан төменгі бөлігіне және шығаруға бағыттау үшін жоғары жылдамдықты бу ағынын пайдаланады. Олар газ молекулаларының қозғалысын дәстүрлі сұйықтық динамикасымен емес, диффузия ретінде жақсы түсіндірілетін еркін молекулалық ағын режимінде жұмыс істейтін алғашқы жоғары вакуумды сорғылар болды. 1915 жылы Вольфганг Геде ойлап тапқан бұл сорғы, газ бу ағынына қарсы диффузиялай алмайтыны және осы ағынмен бірге шығарылатыны туралы жаңалығына сүйене отырып, диффузиялық сорғы деп аталды. Дегенмен, жұмыс принципін газды жылдамдету сорғысы деп дәлірек сипаттауға болады, себебі диффузия басқа да жоғары вакуумды сорғыларда да маңызды рөл атқарады. Қазіргі оқулықтарда диффузиялық сорғы импульс беру сорғысы ретінде жіктеледі. Диффузиялық сорғы өнеркәсіптік және ғылыми зерттеулерде кеңінен қолданылады. Көптеген қазіргі заманғы диффузиялық сорғылар жұмыс сұйықтығы ретінде силикон майын немесе полифенил эфирлерін қолданады.
Diffusion pumps use a high speed jet of vapor to direct gas molecules in the pump throat down into the bottom of the pump and out the exhaust. They were the first type of high vacuum pumps operating in the regime of free molecular flow, where the movement of the gas molecules can be better understood as diffusion than by conventional fluid dynamics. Invented in 1915 by Wolfgang Gaede, he named it a diffusion pump since his design was based on the finding that gas cannot diffuse against the vapor stream, but will be carried with it to the exhaust. However, the principle of operation might be more precisely described as gas jet pump, since diffusion also plays a role in other types of high vacuum pumps. In modern textbooks, the diffusion pump is categorized as a momentum transfer pump. The diffusion pump is widely used in both industrial and research applications. Most modern diffusion pumps use silicone oil or polyphenyl ethers as the working fluid.
Тарих
19-ғасырдың соңында көптеген вакуумдар Спренгель сорғысы арқылы жасалды, оның пайдалануы өте оңай және жеткілікті уақыт болса, жақсы вакуумға қол жеткізе алатын еді. Бірақ, кейінірек пайда болған сорғылармен салыстырғанда, сору жылдамдығы өте төмен болды және сұйық сынаптың бу қысымы ең жоғары вакуум деңгейін шектеді. Молекулалық сорғыны ойлап тапқаннан кейін Вольфганг Геде 1915 жылы диффузиялық сорғыны ойлап тапты және бастапқыда жұмыс сұйықтығы ретінде таза сынапты қолданды. Оның өнертабысынан кейін Лейбольд компаниясы бұл үлгіні тез коммерцияландырды. Содан кейін Ирвинг Лангмюр және В. Кроуфорд оны жетілдірді. Сесил Реджинальд Берч 1928 жылы силикон майын қолдану мүмкіндігін анықтады.
Май түрлері
Диффузиялық сорғылар үшін ең арзан майлар екі рет дистилляцияланған көмірсутектер негізінде жасалады. Басқа сұйықтықтармен салыстырғанда, олардың булану қысымы жоғарырақ болғандықтан, көбінесе қысымпен шектеледі. Олар тотықтырғыштармен байланысқа түскенде өртеніп немесе жарылуы мүмкін. Диффузиялық сорғыларда ең көп қолданылатын силикон майлары – трисилоксандар, олардың құрамында әртүрлі фенил немесе метил топтары бар SiO-Si-O химиялық тобы бар. Бұлар бұрын Dow Corning компаниясы өндірген 702 және 703 қоспалары түрінде қолжетімді. Оларды тетрафенилтетраметилтрисилоксан және пентафенилтриметилтрисилоксанның изомерлерінен тұратын 704 және 705 майларына бөлуге болады. Реакцияға бейім заттарды сору үшін көбінесе полифенил эфиріне негізделген май қолданылады. Бұл майлар диффузиялық сорғы майларының арасында ең жоғары химиялық және жылуға төзімділері болып табылады.
Буды шығарушы
Буды шығарушы – вакуумдық дистилляция және лиофилизация (мұздату кептіру) үшін қолданылатын танымал сорғы түрі. Бу ағыны вакуум камерасынан шығарылатын буды бірге алып кетеді. Буды шығарушылар бір немесе көп сатылы болуы мүмкін, сатылар арасында конденсаторлар болуы немесе болмауы мүмкін. Буды шығарушылар да, диффузиялық сорғылар да газды бірге алып жүру үшін бу ағынын пайдаланады, бірақ олардың жұмыс істеу принциптері түбегейлі түрде өзгеше – буды шығарушылар газды сору үшін тұтқыр ағынға және араласуға сүйенеді, ал диффузиялық сорғылар молекулалық диффузияны қолданады. Бұл бірнеше салдарға әкеледі. Диффузиялық сорғыларда кіріс қысымы реактивтің статикалық қысымынан әлдеқайда төмен болуы мүмкін, ал буды шығарушыларда екі қысым да шамамен бірдей болады. Сонымен қатар, диффузиялық сорғылар әлдеқайда жоғары сығылу коэффициенттерін қамтамасыз етеді және тікелей атмосфераға шығару мүмкін емес.