Pompa criogenica

La pompa criogenica è una pompa da vuoto secondaria, che sfrutta il fenomeno della condensazione e del congelamento per ridurre il numero delle molecole libere (in fase gassosa) ed in definitiva la pressione.

Schema di funzionamento

Le pompe criogeniche utilizzano vari sistemi per condensare nella maniera più efficace i gas presenti nelle camere da vuoto, fra i quali:

• trappole ad azoto liquido: sono delle semplici pareti in materiale da vuoto nelle quali circola azoto liquido, esse servono per condensare le molecole per le quali non è necessario scendere a temperature inferiori alla temperatura di ebollizione dell'azoto liquido per entrare in fase solida

• carboni attivi: funzionano come delle "spugne"; al loro interno essi presentano una struttura altamente porosa, che permette di avere una area superficiale interna superiore all'area di un campo da calcio in un solo centimetro cubo; sono particolarmente efficaci nell'assorbire l'idrogeno (infatti vengono utilizzati pure in campo automobilistico come serbatoi per l'idrogeno per le automobili a celle a combustibile)

• trappole ad elio liquido: come le trappole ad azoto liquido, ma sono in grado di condensare praticamente tutti i gas (escluso ovviamente l'elio)

• baffle: sono delle griglie utilizzate per diminuire il numero di particelle che attraversano una particolare sezione; qui vengono usati per ridurre il numero di molecole che arrivano alla trappola ad elio, in modo da costringerne il più possibile a condensarsi sulla trappola ad azoto

• macchine per produzione di liquidi criogenici: sfruttano il sistema dell'espansione libera per produrre liquidi criogenici partendo dai relativi gas o raffreddare direttamente la zona di condensazione della pompa criogenica; esse arrivano attualmente a generare qualche watt di potenza di raffreddamento

• mylar alluminizzato - refe: degli avvolgimenti di mylar-refe vengono utilizzati per riflettere la radiazione luminosa diminuendo quindi l'evaporazione causata dall'irraggiamento termico ed aumentando quindi l'efficienza della criogenica; essi presentano uno spessore di pochi micron; 25 di questi avvolgimenti a doppio strato riflettono quasi interamente la radiazione luminosa.

Le pompe criogeniche sono molto efficaci data la loro capacità di condensare praticamente tutti i tipi di molecole. Gli svantaggi che comporta l'utilizzo di una criogenica sono innanzi tutto l'impossibilità di condensare l'elio, che diventa superfluido attorno allo zero assoluto; inoltre qualora venga in essa utilizzata una macchina per produzione di liquidi criogenici si genererebbero delle vibrazioni causate dai pistoni utilizzati per l'espansione libera.

Bibliografia

• B. Ferrario, Introduzione alla Tecnologia del Vuoto, edizione riveduta da A. Calcatelli, Patron Editore – Bologna (1999)
• (EN) A. Roth, Vacuum technology, Elsevier North Holland Inc. (1978)
• (EN) A. Guthrie, Vacuum Technology, John Wiley & Sons (1963)
• (EN) C. M. Van Atta, M. Hablanian "Vacuums and Vacuum Technology", 1991. Rita G. Lerner and George L. Trigg. Encyclopedia of Physics (2ª edizione). New York: VCH Publisher. pp. 1330–1334. ISBN 0-89573-752-3
• (EN) John Strong, Procedures in Experimental Physics. Bradley, IL: Lindsay Publications., 1938, capitolo 3

Voci correlate

• Pompa da vuoto
• Vuoto (fisica)

Collegamenti esterni

• Pompe da vuoto
• Tecniche criogeniche e del vuoto
• (EN) Oxford Instruments
• (EN) Brooks Automation Critical Components Group
• (EN) SHI Cryogenics Group

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