5 cosas que necesitas saber si trabajas con alto y ultra-alto vacío

Cuando te enfrentas a tareas en sistemas de alto (HV) y ultra-alto vacío (UHV), es importante tener en cuenta ciertos aspectos para garantizar su eficiencia y seguridad.

Conoce 5 puntos clave que debes tener en cuenta si trabajas con esta clase de sistemas.

Contenido de este artículo:
¿Cuáles son las condiciones de alto y ultra-alto vacío?
Consideraciones de eficiencia
¿Cómo saber mis condiciones de funcionamiento?
Consideraciones para la selección de bombas
Opciones de bomba

¿Cuáles son las condiciones de alto y ultra-alto vacío?

Los rangos de alto vacío oscilan entre 10 x 10-3 y 10 x 10-7 mbar, mientras que los rangos de ultra-alto vacío se sitúan entre 10 x 10-7 y 10 x 10-12 mbar.

Al igual que con todos los sistemas de vacío, los estándares, reglas y protocolos establecidos que rigen los factores y asuntos de vacío deben ser rediseñados y reexaminados frecuentemente.

Los usuarios deben hacer lo siguiente lo regularidad:

• Comprobar los niveles de vacío.
• Verificar la configuración de la bomba.
• Evaluar métodos de medición.
• Realizar procesos de detección de fugas.
• Hacer comprobaciones de seguridad.

Aplicaciones

Las aplicaciones de alto vacío incluyen:

• Simulaciones espaciales.
• Instrumentos analíticos.
• Procesos metalúrgicos.
• Física nuclear.
  
  

Las aplicaciones de ultra-alto vacío incluyen:

• Física de alta energía.
• Análisis de superficies
• Crecimiento epitaxial por haces moleculares (MBE).

Consideraciones de eficiencia

Los usuarios deben ejecutar una revisión cuidadosa de los materiales, el diseño y el estado del sistema de vacío para localizar las áreas problemáticas. La eficiencia de los sistemas de alto y ultra-alto vacío puede mejorarse siguiendo diversas prácticas recomendadas:

• Reducir la superficie interna de la cámara.
• Soldar solo desde el interior.
• Emplear bajas velocidades de desorción/desgasificación.
• Realizar un tratamiento previo de los materiales: por ejemplo, someter a electropulido.
• Verificar si hay huecos internos o volúmenes atrapados, como agujeros ciegos.
• Usar sellos metálicos.
• Disminuir el número de alimentaciones y sellos.

Consideraciones sobre las condiciones de trabajo

Desgasificación

La desgasificación es el proceso de liberación de gas que fue disuelto, atrapado o absorbido en algún material. Para crear y mantener entornos de alto y ultra-alto vacío limpios, los usuarios deben supervisar con cuidado la desgasificación.

La desgasificación es producida normalmente cuando materiales que no se consideran absorbentes liberan suficientes moléculas para interferir con los procesos de vacío industriales o científicos. Las fuentes comunes de desgasificación incluyen:

• Lubricantes
• Humedad
• Selladores
• Adhesivos
• Impurezas metálicas
• Grietas en el cristal

La limpieza de superficies, el calentamiento de componentes individuales y el secado pueden expulsar los volátiles.

Carga de gas

En condiciones de alto y ultra-alto vacío, los niveles de desgasificación deben mantenerse en los menores niveles posibles.

Al minimizar las superficies se disminuye el impacto de la desgasificación. Cuanto más grande sea la superficie, mayor será la desgasificación y la presión en el sistema.

¿Cómo saber mis condiciones de funcionamiento?

Un analizador de gases residuales (RGA) es un espectrómetro de masas cuadrupolar pequeño, diseñado generalmente para el análisis del entorno, la monitorización de la contaminación en sistemas de vacío y el control de procesos. Los RGA pueden administrar la calidad del vacío a través de la detección (y medición) de trazas diminutas de impurezas en un entorno gaseoso de baja presión.

Los RGA generalmente son montados de manera directa sobre la cámara de vacío y en ella. Llevan a cabo diversas funciones que serían difíciles de obtener con otras técnicas como el análisis de diversas reacciones de fase gaseosa, el monitoreo de los cambios que ocurren en cualquier entorno de gas, la detección de fugas de vacío y la comprobación de controladores de flujo de masa.

Consideraciones para la selección de bombas

Existen numerosos tipos de bombas que pueden generar presión de alto y ultra-alto vacío, y la mayoría de las aplicaciones demandan que varias bombas operen juntas. Sin embargo, emparejar diversos tipos de bombas de vacío para optimizar el rendimiento no siempre es un asunto fácil.

Algunos puntos que afectan a la elección de las bombas son:

• Ruido y vibraciones
• Costos iniciales y continuos
• Tolerancia a la contaminación
• Área ocupada
• Requerimientos de mantenimiento
• Resistencia a los golpes

Opciones de bomba

Bombas preliminares

Las opciones de bombas preliminares incluyen:

• Bombas de diafragma
• Bombas de tornillo
• Bombas Roots multietapa
• Bombas de scroll

Bombas secundarias

Las principales opciones de bombas secundarias capaces de alcanzar niveles de alto y ultra-alto vacío incluyen:

• Bombas turbomoleculares
• Bombas criogénicas
• Bombas de iones
• Bombas de difusión
• Bombas de sublimación de titanio
• Bombas no evaporables

Estas bombas producen condiciones de vacío evacuando, capturando o atando rápidamente moléculas de gas.

Descripción de los tipos de bombas

Cada clase de bomba posee ventajas y desventajas únicas, lo que agrega complejidad al proceso de selección.

Por ejemplo, los beneficios de las bombas turbomoleculares incluyen:

• Funcionamiento cinético sencillo
• Funcionamiento sin hidrocarburos
• Bajo mantenimiento

Las desventajas incluyen:

• Piezas móviles que producen vibraciones
• Velocidad de bombeo disminuida para gases ligeros
• Sensibilidad a golpes mecánicos
• Contaminación por partículas

Los compradores deben someterse a un proceso de comparación similar para cada tipo de bomba con la intención de tomar una decisión bien fundamentada.

Al generar condiciones de alto y ultra-alto vacío, es clave tener en consideración 3 factores: eficiencia, consideraciones sobre las condiciones de trabajo y selección de la bomba. Un enfoque centrado en estos elementos clave, te mantendrá en el camino correcto para ofrecer un rendimiento óptimo y unas condiciones fiables de alto y ultra-alto vacío.

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