На­ко­нец, во вто­рой по­ло­вине XIX в. че­ло­ве­че­ство шаг­ну­ло в тех­но­ло­ги­че­ский этап со­зда­ния ва­ку­ум­ных при­бо­ров и тех­ни­ки. Это было связано с изобретением ртутно-поршневого насоса в 1862 году и потребностью в вакуумировании со стороны нарождающейся электроламповой промышленности. Начинают изобретаться такие вакуумные насосы: вращательный (Геде, 1905), криосорбционный (Дж. Дьюар, 1906), молекулярный (Геде, 1912), диффузионный (Геде, 1913); манометры: компрессионный (Г. Мак-Леод, 1874), тепловой (М. Пирани, 1909), ионизационный (О. Бакли, 1916).

В СССР ста­нов­ле­ние ва­ку­ум­ной тех­ни­ки на­ча­лось с ор­га­ни­за­ции ва­ку­ум­ной ла­бо­ра­то­рии на ле­нин­град­ском за­во­де «Светлана». На­ча­лось бур­ное раз­ви­тие элек­тро­ни­ки и новых ме­то­дов фи­зи­ки.

Принципы работы

Объёмные насосы осуществляют откачку за счёт периодического изменения объёма рабочей камеры. В основном они используются для получения предварительного разрежения (форвакуума). К ним относятся поршневые, жидкостно-кольцевые, ротационные (вращательные). Наибольшее распространение в вакуумной технике получили вращательные насосы.

Схема ротационного насоса: 1, 3 — лопасти, 2 — кожух.

К вы­со­ко­ва­ку­ум­ным ме­ха­ни­че­ским на­со­сам от­но­сят­ся: па­ро­струй­ные на­со­сы (па­рор­тут­ные и па­ро­мас­ля­ные), тур­бо­мо­ле­ку­ляр­ные на­со­сы. Мо­ле­ку­ляр­ные на­со­сы осу­ществ­ля­ют от­кач­ку за счёт пе­ре­да­чи мо­ле­ку­лам газа ко­ли­че­ства дви­же­ния от твёр­дой, жид­кой или па­ро­об­раз­ной быст­ро­дви­жу­щей­ся по­верх­но­сти. К ним от­но­сят­ся водоструйные, эжекторные, диффузионные мо­ле­ку­ляр­ные на­со­сы с оди­на­ко­вым на­прав­ле­ни­ем дви­же­ния от­ка­чи­ва­ю­щей по­верх­но­сти и мо­ле­кул газа и тур­бо­мо­ле­ку­ляр­ные на­со­сы с вза­им­но пер­пен­ди­ку­ляр­ным дви­же­ни­ем твёр­дых по­верх­но­стей и от­ка­чи­ва­е­мо­го газа.

Классификация

Ва­ку­ум­ные на­со­сы клас­си­фи­ци­ру­ют как по типу ва­ку­у­ма, так и по устрой­ству. Об­ласть дав­ле­ний, с ко­то­рой имеет дело ва­ку­ум­ная тех­ни­ка, охва­ты­ва­ет диа­па­зон от 10⁵ до 10⁻¹² Па. Сте­пень ва­ку­у­ма ха­рак­те­ри­зу­ет­ся ко­эф­фи­ци­ен­том Кнуд­се­на , ве­ли­чи­на ко­то­ро­го опре­де­ля­ет­ся от­но­ше­ни­ем сред­ней длины сво­бод­но­го про­бе­га мо­ле­кул газа к ли­ней­но­му эф­фек­тив­но­му раз­ме­ру ва­ку­ум­но­го эле­мен­та Lэф. Эф­фек­тив­ны­ми раз­ме­ра­ми могут быть рас­сто­я­ние между стен­ка­ми ва­ку­ум­ной ка­ме­ры, диа­метр ва­ку­ум­но­го тру­бо­про­во­да, рас­сто­я­ние между элек­тро­да­ми при­бо­ра.

Ва­ку­ум­ные на­со­сы по на­зна­че­нию под­раз­де­ля­ют­ся на сверх­вы­со­ко­ва­ку­ум­ные, вы­со­ко­ва­ку­ум­ные, сред­не­ва­ку­ум­ные и низ­ко­ва­ку­ум­ные, а в за­ви­си­мо­сти от прин­ци­па дей­ствия — на ме­ха­ни­че­ские и фи­зи­ко-хи­ми­че­ские. Услов­но весь диа­па­зон дав­ле­ний для ре­аль­ных раз­ме­ров ва­ку­ум­ных при­бо­ров может быть раз­де­лён на под­диа­па­зо­ны сле­ду­ю­щим образом:

• Низкий вакуумλ << LэфKn ≤ 5·10⁻³Давление 10⁵…10² Па (10³…10⁰ мм рт.ст.)
• Средний вакуумλ ≥ Lэф5·10⁻³ < Kn <1/3Давление 10²…10⁻¹ Па (10⁰…10⁻³ мм рт.ст.)
• Высокий вакуумλ > LэфKn ≥ 1/3Давление 10⁻¹…10⁻⁵ Па (10⁻³…10⁻⁷ мм рт.ст.)
• Сверхвысокий вакуумλ >> LэфKn >> 1/3Давление 10⁻⁵ Па и ниже (10⁻⁷…10⁻¹¹ мм рт.ст.)

Классификация насосов по конструктивному признаку

• Механические
  • Поршневые (в том числе ртутно-поршневые)
  • Диафрагменные
  • Пластинчато-роторные (в том числе водокольцевые)
  • Винтовые
  • Рутса
  • Золотниковые
  • Спиральные
• Магниторазрядные
• Струйные
  • Паромасляные диффузионные
  • Паромасляные бустерные
• Сорбционные
• Криогенные

Ва­ку­ум­ные на­со­сы также делят по фи­зи­че­ским прин­ци­пам их ра­бо­ты на га­зо­пе­ре­нос­ные на­со­сы и га­зо­свя­зы­ва­ю­щие на­со­сы. Га­зо­пе­ре­нос­ные на­со­сы транс­пор­ти­ру­ют ча­сти­цы либо через некий ра­бо­чий объем (Порш­не­вые на­со­сы), либо путём пе­ре­да­чи ме­ха­ни­че­ско­го им­пуль­са ча­сти­це (за счет столк­но­ве­ния). Неко­то­рые на­со­сы нуж­да­ют­ся в мо­ле­ку­ляр­ном те­че­нии пе­ре­но­си­мо­го ве­ще­ства, другие — в ламинарном. Ме­ха­ни­че­ские на­со­сы под­раз­де­ля­ют­ся на объ­ём­ные и мо­ле­ку­ляр­ные.

Применения

Для по­лу­че­ния той или иной сте­пе­ни ва­ку­у­ма тре­бу­ют­ся со­от­вет­ству­ю­щие на­со­сы или их ком­би­на­ция. Выбор на­со­са опре­де­ля­ет­ся родом и ко­ли­че­ством про­пус­ка­е­мых на­со­сом газов и диа­па­зо­ном ра­бо­чих дав­ле­ний на­со­са и его па­ра­мет­ра­ми. Не су­ще­ству­ет та­ко­го на­со­са, с по­мо­щью ко­то­ро­го можно было бы обес­пе­чить по­лу­че­ние ва­ку­у­ма во всем диа­па­зоне дав­ле­ний с при­ем­ле­мой эф­фек­тив­но­стью.