Na področju vakuumske tehnologije sta turbo črpalki in krio črpalki dve najpogosteje uporabljeni napravi za doseganje in vzdrževanje pogojev ultra visokega vakuuma. Čeprav obe črpalki služita podobnim namenom, obstajajo precejšnje razlike v njuni zasnovi, delovanju in področjih uporabe. Namen tega članka je poglobiti se v te razlike in zagotoviti celovito razumevanje turbo črpalk in krio črpalk.
Turbo črpalke, znane tudi kot molekularne črpalke, delujejo na principu prenosa gibalne količine. Sestavljeni so iz niza hitro vrtečih se diskov ali koles, ki trčijo z molekulami plina, prenesejo svoj zagon na plin in ga izvržejo iz vakuumske komore. Ta postopek se večkrat ponovi, ko molekule plina prečkajo različne stopnje turbo črpalke in na koncu izpraznijo komoro.
Po drugi strani pa kriočrpalke delujejo tako, da kondenzirajo ali adsorbirajo molekule plina na hladni površini. Kriočrpalka ima običajno hladen prst ali kriogeno površino, ohlajeno na izjemno nizke temperature, običajno pod -150 stopinj. Ko molekule plina vstopijo v kriočrpalko, se adsorbirajo na hladno površino in jih učinkovito odstranijo iz vakuumske komore.
Turbo črpalke so odlične pri delu z velikimi količinami plina in so še posebej učinkovite v začetnih fazah ustvarjanja vakuuma. Hitro lahko izpraznijo komoro in zmanjšajo tlak na določeno raven. Vendar pa imajo turbo črpalke omejitve, ko gre za doseganje pogojev ultravisokega vakuuma. Raven preostalega plina, ki jo je mogoče doseči, je omejena z zmožnostjo črpalke, da prepreči povratni tok molekul plina iz notranjosti črpalke.
Krioprpalke pa so odlične pri vzdrževanju pogojev ultra visokega vakuuma. Sposobni so adsorbirati široko paleto plinskih molekul, vključno s tistimi z nizkim parnim tlakom, zaradi česar so idealni za doseganje visokih ravni vakuuma. Kriočrpalke imajo tudi prednost, da lahko regenerirajo svoje adsorpcijske površine, sprostijo ujete molekule plina in obnovijo njihovo adsorpcijsko sposobnost.
Turbo črpalke se običajno uporabljajo v aplikacijah, kjer je potrebna hitra evakuacija velikih količin plina, na primer v vakuumskih pečeh, komorah za premazovanje in nekaterih vrstah analitičnih instrumentov. Primerne so tudi za uporabo v čistih prostorih in drugih okoljih, kjer je prisotnost oljnih hlapov iz drugih vrst črpalk nesprejemljiva.
Po drugi strani pa so krioprpalke najprimernejša izbira za aplikacije, ki zahtevajo pogoje ultra visokega vakuuma, na primer pri proizvodnji polprevodnikov, površinskih znanstvenih raziskavah in komorah za simulacijo vesolja. Uporabljajo se tudi v analitičnih instrumentih, kot so masni spektrometri in elektronski mikroskopi, kjer so izjemno nizki tlaki v ozadju bistveni za natančne meritve.
Turbo črpalke običajno zahtevajo manj pogosto vzdrževanje v primerjavi s krio črpalkami. Vendar pa lahko zahtevajo mazanje in redno menjavo obrabljivih delov, kot so tesnila in ležaji. Kriočrpalke po drugi strani nimajo obrabljivih delov in zahtevajo minimalno vzdrževanje, vendar jih je treba občasno regenerirati, da se obnovi njihova adsorpcijska sposobnost.
Glede stroškov so turbo črpalke na splošno ugodnejše od kriočrpalk. Vendar je treba upoštevati tudi stroške vzdrževanja in delovanja teh črpalk v njihovi življenjski dobi. Kriočrpalke imajo lahko višjo začetno naložbo, vendar lahko njihove nizke zahteve po vzdrževanju in dolga življenjska doba dolgoročno nadomestijo te stroške.
Turbo črpalke in kriočrpalke so dragocena orodja na področju vakuumske tehnologije, vendar imajo različna načela delovanja, karakteristike delovanja in področja uporabe. Turbo črpalke blestijo pri hitri evakuaciji velikih količin plina, medtem ko so kriočrpalke idealne za doseganje in vzdrževanje pogojev ultra visokega vakuuma. Razumevanje teh razlik je ključnega pomena za izbiro ustrezne črpalke za določeno aplikacijo.
