Криовакуумные насосы в последнее время стали широко использоватьоя в промышленных технологиях и технике эксперимента как эффективное и экономичное средство получения безмасляного вакуума благодаря возможности использования криогенераторов - расширительных газовых холодильных машин (ГХМ).

При непрерывной работе вакуумного насоса удобство ГХМ состоит в том, что для их эксплуатации требуются только электроэнергия и техническая вода и нет необходимости в дополнительном потреблении рабочего газа за счет использования замкнутого холодильного цикла.

Действие крионасосов основано на физических откачивающих эффектах, происходящих при криогенных температурах, а именно а) конденсации газов на охлажденных металлических поверхностях (криоконденсационные вакуумные насосы);б) адсорбции газов на твердых адсорбентах (криоадсорбцнонные насосы);в) сорбции газов на слое предварительно сконденсировавшегося вспомогательного легкоконденсирующегося газа (конденсационно-адсорбционные насосы);г) совместной одновременной конденсации откачиваемого газа и вспомогательного легкоконденсирующегося газа (криозахватные насосы);д) поглощении газов пленками геттерного материала, напыляемого на криопанель вакуумного насоса (криогеттерные вакуумные насосы).

В настоящее время освоены и получили широкое распространение два первых метода.

Крионасосы оцениваются тремя основными параметрами, характеризующими технические возможности вакуумного насоса:давлением запуска, остаточным давлением и быстротой действия. Однако криовакуумные насосы обладают рядом специфических свойств, поэтому их вакуумные характеристики имеют иную природу и зависят от многих факторов.

Давление запуска зависит от температуры криопанели, величины откачиваемого объема, вида откачиваемого газа, значения необходимого предельного остаточного давления насоса. Остаточное давление зависит от температуры криопанели, типа сорбента, начального давления, упругости паров откачиваемого газа. Быстрота действия определяется площадью криопанели, молекулярной массой и температурой откачиваемого газа

Криоконленсационные вакуумные насосы - их предельное давление зависит от давления пара конденсата при данной температуре криопо-верхности Время непрерывной работы криоконденсационных вакуумных насосов ограничивается допустимой толщиной слоя конденсата, которая влияет на повышение температуры криоповерхности слоя конденсата и, следовательно, на рост предельного давления.

Эти насосы применяются в небольших установках с предельным давлением 10^-5 Па,где во время технологических процессов исключено выделение больших количеств водорода,а такие в системах с большим потоком газов, конденсирующихся при температурах 20 К. Они обладают большой емкостью, и, следовательно, могут использоваться в области высокого, среднего и даже низкого вакуума.

Криосорбционный насос получил наибольшее распространение. Адсорбент (активированный уголь, цеолиты, силикатели, окисные пленки металлов) наносится на криопанель. Физическая поверхность адсорбента намного больше геометрической поверхности криопанели и достигает 107 см2/г. Наиболее важно в данном случае - обеспечить хороший тепловой контакт сорбента с поверхностью (что влияет на время запуска) хорошую тепловую защиту крионасоса. Лучший тепловой контакт обеспечивается при использовании пористых окисных слоев металлов (оксидированные пленки алюминия) толщиной до нескольких десятков микрометров

Крионасосы по сравнению с другими безмасляными откачными средствами имеют следующие достоинства, высокая, практически неограниченная быстрота действия; широкий диапазон рабочих давлении (10-10-5 Па); эксплуатационная гибкость, т е. возможность регулирования производительности по отдельным компонентам откачиваемой смеси вариацией теплового режима криопанели; отсутствие реакции на химически активные газы, на попадание твердых частиц из атмосферного воздуха, отсутствие углеводородных загрязнений; простота процесса регенерации ; возможность

помещать криопанель в откачиваемый объем, увеличивая производительность системы, малые затраты на форвакуумную систему откачки (используется насосы с масляным уплотненем, так как нужно давление запуска 10 Па, при этом легко ликвидируется обратный поток), крио-насосы с криогенератором позволяют легко автоматизировать процесс. так как они запускаются с помощью кнопки и имеют простую электрическую схему; совместимость с требованиями экологически чистых безлюдных промышленных технологий.

Недостатки крионасосов присущи всем поверхностным вакуумным насосам. К ним относится ограниченная емкость, следовательно, необходимость остановки по мере насыщения для регенерации Однако простота регенерации делает этот недостаток маловажным, при выделении неконденсирующихся газов (при температуре криопанели более 20 К - это неон, водород и гелий) требуется активировать криопанели сорбентом или иметь вспомогательные средства откачки. Крионасосы нельзя подвергать высокотемпературному прогреву - это снижает их возможности в достижении предельного остаточного давления. Они имеют быстро изнашивающиеся части в криогенераторе; значительное время запуска; зависимость парциального давления газов от температуры (например, при увеличении температуры криопанели от -270 до 2690C парциальное давление водорода увеличивается в 100 раз).