Was ist eine Diffusionspumpe?
Eine Diffusionspumpe ist eine Vorrichtung zum Pumpen von Gasen mit einem Hochgeschwindigkeitsdampfstrahl als Transportmedium. Dieser Vorgang erfolgt aufgrund der Tatsache, dass Gase der Diffusion im Dampfstrom widerstehen und eher dazu neigen, sich mit ihm zu bewegen. Diffusionspumpen zeichnen sich durch sehr niedrige Betriebsdrücke oder genauer gesagt hohe Vakuumwerte aus, die 10-10 mbar erreichen können. Der zum Transport des Gases verwendete Dampf ist typischerweise das Produkt von siedenden Spezialölen wie Silikonöl im Heizungsabschnitt der Pumpe. Wenn der Dampf durch die Düsenbaugruppe der Pumpe geleitet wird, beschleunigt er sich erheblich und saugt das Gas durch den Ausstoßpunkt der Pumpe ab.
Die Eigenschaft von Gasen, die dem Betrieb der Diffusionspumpe zugrunde liegen, ist ihre Neigung, nicht mit einem Dampfstrom zu diffundieren oder sich zu vermischen, sondern mit diesem mitzufahren. Dies ist deutlich zu erkennen, wo Dampf aus einem Fenster oder Kamin austritt. Dabei bewegt es eine Luftsäule mit, wodurch eine Luftzirkulation im Raum entsteht. Dies ist ein gutes Beispiel für das Diffusionspumpenkonzept. Der Hauptunterschied zwischen der Arbeitsweise der Pumpe und der kühlen Brise im Badezimmer ist jedoch die Geschwindigkeit, mit der sich der Dampf bewegt. Damit eine Diffusionspumpe ihr volles Potenzial entfalten kann, wird der als Transportmedium verwendete Dampf auf extrem hohe Geschwindigkeiten beschleunigt.
Diffusionspumpen sind sehr einfache Geräte ohne bewegliche Teile. das macht sie besonders langlebig und pflegeleicht. Die Hauptabschnitte eines typischen Beispiels bestehen aus einem Heizungsabschnitt, in dem der Dampf erzeugt wird, einem gepumpten Gaseinlass, einer Reihe von Düsen und einem Auslass. Sekundärelemente bestehen aus Kühlschlangen und Ölrückführkanälen. Das Dampfmaterial wird im Heizabschnitt bis zum Siedepunkt erhitzt, wobei der entstehende Dampf in den Düsenabschnitt geleitet wird. Dort beschleunigt sich der Dampf, bevor er den gepumpten Gaseinlass passiert und das Gas in den Auslasskanal zieht.
Im Auslasskanal wird der Dampf abgekühlt und kondensiert wieder zu einer Flüssigkeit. Das beschleunigte Gas verlässt dann den inneren Abschnitt der Pumpe, wo es auf Atmosphärendruck zurückkehrt und abgelassen wird. Das kondensierte Öl fließt zurück zum Heizungsabschnitt. Die Dampfmaterialien in einer Diffusionspumpe sind typischerweise Öle auf Silikonbasis, obwohl Quecksilber häufig in empfindlichen Laboranwendungen verwendet wird, in denen eine Ölverunreinigung unerwünscht ist.