Una pompa a diffusione è un tipo di pompa a vuoto che funziona utilizzando un getto di vapore ad alta velocità per dirigere le molecole di gas fuori da una camera, creando un vuoto. Tuttavia, non può funzionare efficacemente a pressione atmosferica perché si basa su un vuoto preesistente per funzionare. A pressione atmosferica, la densità delle molecole di gas è troppo elevata perché il getto di vapore possa indirizzarle efficacemente, rendendo la pompa inefficiente. Inoltre, il fluido di lavoro della pompa sarebbe esposto all'ossigeno atmosferico, con conseguente ossidazione e degradazione del fluido. Pertanto, le pompe a diffusione richiedono una pompa di supporto per ridurre la pressione a un livello in cui possono funzionare in modo efficiente, tipicamente nell'intervallo da 10^-2 a 10^-3 Torr.
Punti chiave spiegati:
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Principio di funzionamento di una pompa a diffusione:
- Le pompe a diffusione utilizzano un getto di vapore ad alta velocità (solitamente olio o mercurio) per dirigere le molecole di gas fuori dalla camera a vuoto.
- Questo processo si basa sul trasferimento di quantità di moto dal getto di vapore alle molecole di gas, che richiede una densità di molecole di gas sufficientemente bassa per essere efficace.
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Limitazioni alla pressione atmosferica:
- Alla pressione atmosferica (760 Torr), la densità delle molecole di gas è estremamente elevata.
- Il getto di vapore non può dirigere efficacemente un numero così elevato di molecole, rendendo la pompa inefficiente.
- L'elevata densità delle molecole di gas causerebbe inoltre la dispersione del getto di vapore, riducendo ulteriormente l'efficacia della pompa.
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Rischio di ossidazione e degrado:
- Il fluido di lavoro in una pompa a diffusione (tipicamente olio o mercurio) è sensibile all'ossidazione.
- A pressione atmosferica, il fluido sarebbe esposto all'ossigeno, provocando l'ossidazione e la degradazione del fluido.
- Ciò non solo ridurrebbe l'efficienza della pompa, ma richiederebbe anche frequenti manutenzioni e sostituzioni del fluido.
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Necessità di una pompa di supporto:
- Per funzionare in modo efficace, una pompa a diffusione richiede un vuoto preesistente, tipicamente compreso tra 10^-2 e 10^-3 Torr.
- Questo vuoto iniziale viene creato utilizzando una pompa di supporto, come una pompa rotativa a palette o una pompa a membrana.
- La pompa di prevuoto riduce la pressione a un livello in cui la pompa di diffusione può prendere il sopravvento e raggiungere livelli di vuoto più elevati.
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Applicazioni tipiche:
- Le pompe a diffusione sono comunemente utilizzate in applicazioni che richiedono livelli di vuoto elevati, come nella produzione di semiconduttori, nel rivestimento sotto vuoto e nella ricerca scientifica.
- Queste applicazioni in genere coinvolgono processi che richiedono pressioni ben al di sotto della pressione atmosferica, rendendo le pompe a diffusione ideali per tali ambienti.
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Pompe alternative per la pressione atmosferica:
- Per le applicazioni che richiedono il funzionamento a pressione atmosferica o prossima, sono più adatti altri tipi di pompe, come le pompe rotative a palette, le pompe a membrana o le pompe scroll.
- Queste pompe sono progettate per gestire l'elevata densità di molecole di gas a pressione atmosferica e non fanno affidamento su un getto di vapore per il funzionamento.
In sintesi, una pompa a diffusione non viene utilizzata a pressione atmosferica perché il suo principio di funzionamento si basa su un vuoto preesistente per funzionare in modo efficace. L'elevata densità delle molecole di gas a pressione atmosferica renderebbe la pompa inefficiente e l'esposizione all'ossigeno degraderebbe il fluido di lavoro. Pertanto, le pompe a diffusione vengono sempre utilizzate insieme a una pompa di supporto per raggiungere i livelli di vuoto iniziali necessari.
Tabella riassuntiva:
| Punto chiave | Spiegazione |
|---|---|
| Principio di funzionamento | Utilizza un getto di vapore ad alta velocità per dirigere le molecole di gas, richiedendo una bassa densità di gas. |
| Limitazioni alla pressione atmosferica | L'elevata densità del gas rende inefficace il getto di vapore e ne provoca la dispersione. |
| Rischio di ossidazione | Il fluido di lavoro (olio/mercurio) si degrada se esposto all'ossigeno. |
| Necessità di una pompa di supporto | Richiede un vuoto preesistente (da 10^-2 a 10^-3 Torr) per funzionare in modo efficiente. |
| Applicazioni tipiche | Utilizzato nella produzione di semiconduttori, nel rivestimento sotto vuoto e nella ricerca scientifica. |
| Pompe alternative | Le pompe rotative a palette, a membrana o a spirale sono migliori per la pressione atmosferica. |
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