زملائي، من يعرف كيفية توصيل مضخة الفراغ؟

النسبة الشائعة والأكثر فظاظة هي مضخة المرحلة الأولى : مضخة زيادة الضغط = 1:3، وبعض الشركات الأجنبية التي تثق كثيرًا في تصميمها الخاص قد تختار نسبة 1:5 أو حتى 1:6. يستند الأمر في الأساس إلى مبدأ مفاده أنه يجب تصريف الغاز المضغوط الناتج عن مضخة الضغط بشكل فوري من قبل المضخة السابقة، وذلك لتوفير فرق ضغط جيد لعمل مضخة الضغط.

أولاً، يُعرّف معدل ضخ الضخ بأنه حجم الغاز الذي يتم ضخه عبر فتحة الضخ في وحدة الزمن، تحت ضغط شفط معين. يجب أن يحتوي أي نظام فراغ كامل، بغض النظر عن الاستخدام المقصود منه، على وعاء أو حجرة يتم سحب الهواء منها لخلق حالة الفراغ، بالإضافة إلى مجموعة من أجهزة خلق الفراغ، وقد تكون هذه الأجهزة عبارة عن مضخات فراغ، بالإضافة إلى أنابيب وصمامات وأجهزة لتبريد الغازات. أما الأنابيب والصمامات وخزانات التبريد وغيرها، كأجزاء تشكل نظام الفراغ، فإن لها تأثير معين في عرقلة تدفق الغازات. وبالعكس، فإن لها قدرة معينة على تمرير تدفق الغازات، وتُسمى هذه القدرة “التوصيلية”. هذا مفهوم مهم جدًا في تدفق الغازات، حيث يُعرّف بأنه معدل التدفق تحت فرق ضغط معين. يتدفق الغاز بشكل طبيعي دائمًا من المنطقة ذات الضغط العالي إلى المنطقة ذات الضغط المنخفض. في أي جزء من هذه الأجزاء، عندما يكون الضغط على كلا الطرفين هو P1 وP2 على التوالي، وكمية الغاز الذي يمر عبر ذلك الجزء هي Q، فإن معامل التدفق لذلك الجزء يكون U = Q/(P1-P2). يمكن تحديد معامل التدفق لأجزاء أنظمة الفراغ المختلفة من خلال الحسابات أو المحاكاة أو القياسات، وهو يعتمد ليس فقط على الشكل الهندسي للجزء، بل أيضًا على حالة تدفق الغاز. يمكن ربط مسارات التدفق للأجزاء المختلفة ببعضها البعض بشكل تسلسلي أو متوازي. 　　تُستخدم مضخات الفراغ لسحب الغازات الموجودة داخل الحاويات الفراغية، لكن غالبًا لا يمكن ربط فتحة سحب الهواء في المضخة مباشرة بالحاوية المراد سحب الهواء منها. ولأسباب تتعلق بالعمليات الصناعية، أو لتقليل مستوى التلوث الناتج عن بخارات الزيت في أجهزة الفراغ، يجب استخدام الفخوخ الباردة والصمامات والأنابيب لربط المضخة بالحاوية المراد سحب الهواء منها. وبما أن كل جزء من أجزاء أجهزة الفراغ له قيمة معينة لمعدل التدفق، فيمكن القول إن المضخة يجب أن تمر عبر قيمة معينة لمعدل التدفق حتى تتمكن من الاتصال بالحاوية المراد سحب الهواء منها. كما هو موضح في الرسم، يمكن أن تشمل الأنابيب التي تربط المضخة بغرفة الفراغ الفخوخ الباردة والصمامات وغيرها. لنفترض أن معامل التدفق بين الضخة وغرفة الفراغ هو U، فإن الضخة يجب أن تمر عبر هذا المعامل لكي تقوم بسحب الهواء من غرفة الفراغ. وبالتالي، فإن قدرة الضخة على سحب الهواء تكون محدودة. في هذه الحالة، ما يهم حقًا هو معدل السحب الفعال عند فتحة سحب الهواء في غرفة الفراغ، وهو S0. إذا كانت السرعة المقدرة للضخ هي S، فإنه وفقًا لقانون حفظ التدفق عندما يكون تدفق الغاز مستقرًا، يمكن استنتاج العلاقة بين S0 وS وU. يُطلق على المعادلة أعلاه اسم المعادلة الأساسية للفراغ، وهي القاعدة الأساسية التي يتم الاعتماد عليها في تصميم أنظمة الفراغ. 　　ووفقًا للمعادلات الأساسية للفراغ، يمكن الحصول رياضيًا على نتيجتين متطرفتين؛ أي عندما يكون معامل التدفق U كبيرًا جدًا، يمكن اعتبار السرعة الفعالة لسحب الهواء من الفراغ S0 مساوية تقريبًا لسرعة سحب الهواء بواسطة الضخ S ； عندما يكون معدل الضخ S كبيرًا جدًا، أو عندما يكون معامل التدفق U صغيرًا جدًا، فإن معدل الضخ الفعال لغرفة الفراغ S0 يكون تقريبًا مساويًا لمعامل التدفق U. يمكن فهم النتائج المذكورة أعلاه من الناحية الفيزيائية بشكل أسهل؛ فالغاز الذي يتم سحبه من فتحات السحب في الغرفة الفراغية يجب أن يمر عبر مسارات التدفق U (أي الأنابيب والصمامات وما إلى ذلك) حتى يتمكن مضخة الفراغ من سحبه. لكن عملية تدفق الغاز من فتحات السحب في الغرفة الفراغية إلى فتحة المضخة تتم من حالة الضغط العالي إلى حالة الضغط المنخفض، بينما عملية سحب الغاز من فتحة المضخة تتم من حالة الضغط المنخفض إلى حالة الضغط العالي، وذلك وفقًا لمبدأ معين في عملية السحب. إذا كانت قيمة معامل التدفق U كبيرة جدًا، أي أن كمية الغاز الذي يمكن مروره عبره غير محدودة، فإن قدرة الضخ تعتمد على سرعة الضخ نفسها، وهو ما يشبه حالة اتصال فتحة الضخ مباشرة بغرفة الفراغ. لكن إذا كانت سرعة ضخ الضخة كبيرة جدًا، أي أن معامل التدفق U المتعلق بسرعة الضخ صغير جدًا، فإن القدرة الفعلية للضخة على سحب الغاز لا تعتمد على حجم سرعة الضخ، بل تعتمد على قدرة الغاز على المرور عبر معامل التدفق U. وقيمة معامل التدفق تساوي في الواقع السرعة الفعالة للضخة S0. 　　لتعظيم قدرة الضخ على سحب الهواء، فإن زيادة معامل التدفق U إلى أقصى حد هي الطريقة الأكثر فعالية، لكن تحقيق ذلك غالبًا ما يكون صعبًا. ومن غير العملي على الإطلاق مجرد زيادة سرعة ضخ المضخة. لذلك، من المفيد جدًا التفكير في استخدام معامل تدفق كبير خلال النهار، بالإضافة إلى اختيار مضخة ذات سرعة ضخ عالية خلال النهار. يمكن معرفة من المعادلات الأساسية للفراغ أن معدل السحب الفعال S0 هو دالة تزداد بشكل تدريجي مع كل من S وU. المعادلات الأساسية للفراغ ليست معقدة، لكنها أيضًا ليست بسيطة إلى درجة أن تكون جزءًا من المعرفة الأساسية لدى الجميع. لذلك، في العديد من مجالات التطبيق، يتجاهل المستخدمون غالبًا تأثير معامل التدفق على سرعة عمل المضخات، مما يؤثر بشكل كبير على فعالية تطبيقات تقنيات الفراغ. ثانيًا، بالنسبة لنظام فراغي لا يوجد فيه تسرب للهواء ولا إخراج له، حيث أن حجم غرفة الفراغ هو V، ومعدل السحب الفعال في الغرفة هو S0، فإن الضغط داخل غرفة الفراغ يتغير مع مرور الوقت وفقًا للقاعدة التالية. حيث أن P0 هو الضغط عند t=0، أي الضغط الابتدائي، أما t=V/S0 فيُسمى الثابت الزمني. 　　تُظهر القواعد المذكورة أعلاه أنه مع مرور كل فترة زمنية تقارب، ينخفض الضغط داخل الحجرة الفراغية بمقدار رقم واحد في الأس. من الواضح أنه كلما كانت قيمة t أصغر، كان انخفاض الضغط أسرع. وعندما يكون حجم V ثابتًا، كلما كانت قيمة S0 أكبر، كان من الممكن تقليل الضغط أكثر. 　　لكن لا يوجد نظام فراغي خالٍ من التسربات أو فقدان الغاز، وحتى لو كان النظام خاليًا تمامًا من التسربات، فإن فقدان الغاز ما زال موجودًا دائمًا. في الواقع، فإن المعادلة (3) تعكس قانون تغير الضغط أثناء عملية سحب الغازات من داخل غرفة الفراغ بواسطة الضخ. عندما يكون الضغط مرتفعًا، وكانت كمية التسرب والتخلص من الغاز في النظام صغيرة مقارنة بكمية الغاز الموجود في الفراغ، فيمكن تجاهل تأثير ذلك، ويمكن اعتبار أن الشروط المتعلقة بعدم حدوث تسربات أو تخلص من الغاز متحققة تقريبًا، أي أن قاعدة (3) تصبح صحيحة تقريبًا. عندما يكون الضغط منخفضًا، ولا يمكن تجاهل كمية التسرب والغازات المتخلص منها في النظام، بل قد تصبح هذه الكميات عبئًا رئيسيًا للغازات، فإن القاعدة المذكورة في (3) تتغير، حيث يصبح انخفاض الضغط بطيئًا. عادةً ما يحدث هذا التغيير عند ضغط يبلغ حوالي 0.5 باسكال. لذلك، فإن عملية السحب في نظام الفراغ تبدأ بانخفاض سريع في الضغط، ثم يبدأ الانخفاض في الضغط في أن يصبح أبطأ عند وصول الضغط إلى مستوى معين. نظرًا لأن النظام المفرغ الجيد يتطلب معايير صارمة فيما يتعلق بمعدل التسرب، فإن عملية التخلص من الهواء تُعد العامل الرئيسي الذي يؤثر على انخفاض ضغط النظام. وتعتبر عملية التخلص من الهواء عملية بطيئة، وحتى مع استخدام تدابير تعزيزية مثل التسخين، فإن الوصول إلى ضغط معين يتطلب وقتًا طويلاً. 　　يسعى أي نظام فراغي إلى تقليل وقت الضخ إلى أقصى حد، وهو ما يساهم في تحسين الكفاءة وتقليل استهلاك الطاقة، لكن ليست جميع تطبيقات الفراغ تتوفر فيها الشروط اللازمة لتقليل وقت الضخ. يمكن تقسيم تطبيقات الفراغ المختلفة إلى فئتين رئيسيتين: الفئة الأولى هي التي لا تأخذ في الاعتبار كمية الغازات المنبعثة داخل النظام، بل تركز فقط على مستوى الفراغ المطلوب ； الفئة الأخرى هي تلك التي تتطلب تفريغ كامل للهواء داخل الغرفة الفراغية، أي أن معدل التفريغ يجب أن ينخفض إلى قيمة حرجة معينة. تختلف متطلبات تجهيز المضخات لهاتين الفئتين المختلفتين من التطبيقات. بالنسبة للتطبيقات من الفئة الأولى، مثل تلك التي تتطلب مستوى فراغ يزيد عن 0.5 باسكال، يمكن تقليل وقت الضخ بشكل كبير طالما أن ثابت الزمن صغير بما فيه الكفاية. لكن إذا كان مستوى الفراغ مطلوبًا أن يكون أقل من 0.5 باسكال، فيجب أخذ تأثير عملية التخلص من الغازات على تغير الضغط في الاعتبار. يتغير معدل التخلص من الهواء ببطء مع مرور الوقت. خاصة في غياب الخبز. لتحقيق مستوى فراغ عالٍ في وقت قصير، يجب سحب كمية كبيرة من الغازات بمعدل ضخ كبير. أي أنه إذا كانت كمية الغاز المطلق هي Q، وكانت سرعة الضخ الفعالة للمضخة هي S0، فإنه يمكن الوصول إلى ضغط التوازن P=Q/S0. إذا تم تحديد الضغط المتوازن، فكلما قل الوقت اللازم لتحقيق ذلك، كان من الضروري أن يكون معدل الضخ الفعال للمضخة أعلى. يُعد التغليف بالتبخير مثالًا نموذجيًا لهذا النوع من التطبيقات، ونظرًا لسرعة عملية التبخير وقصر المدة الزمنية اللازمة، فلا يتم أخذ تأثير كمية الغازات المنبعثة في الاعتبار (أي تأثير الغازات النشطة). لكن طاقة جسيمات التبخر منخفضة، مما يتطلب أن تستقر معظم الجسيمات على القطعة المراد تغطيتها دون حدوث تصادمات، وذلك لضمان قوة الربط بين الطبقة المتكونة والقطعة نفسها وتقليل الانتشار. ولتحقيق ذلك، يجب ألا يقل المسافة المتوسطة لحركة الجسيمات في الفراغ عن المسافة بين مصدر التبخر والقطعة المراد تغطيتها، ويكون الضغط في هذه الحالة حوالي 1×10-2 باسكال. هذا هو المستوى المطلوب من الفراغ لعملية التغطية بالطبقة المتبخرة. 　　كيفية تحقيق هذا الضغط في أقصر وقت ممكن، يفرض ذلك متطلبات على معدل الضخ الفعال للمضخة؛ حيث إن كلما قل الوقت، زادت كمية الهواء المطلوب طرده، وبالتالي يزداد الحاجة إلى معدل ضخ فعال أعلى. لذلك، يتم استخدام مضخات تفريغ الزيت ذات القدرة العالية في عملية التغليف بالتبخر، حيث تصل قوة هذه المضخات إلى عشرات الكيلوواط، ويمكن تحقيق درجة الفراغ المطلوبة في غضون دقائق قليلة إلى عشر دقائق. لكن من الصعب تجنب تلوث الأجزاء المعالجة ببخار الزيت، خاصة أن طبقات التغليف المصنوعة من البلاستيك تميل إلى الاصفرار. في الوقت الحالي، لا تكفي سرعة ضخ المضخات التوربينية الجزيئية لتلبية احتياجات عمليات الطلاء بالتبخير على نطاق كبير. أما مضخات الضغط المنخفض ذات معدل السحب العالي، فهي أيضًا لا تتحملها عمليات التغليف على نطاق صناعي. استنادًا إلى خصائص حمل الغازات في الفراغ المختار، من الممكن استخدام مضخات الضغط الجزيئي لإزالة الغازات الدائمة، بالإضافة إلى استخدام مضخات جمع بخار الماء لإزالة بخار الماء، وبذلك يمكن تحقيق معدلات سحب عالية للحصول على فراغ نظيف، وهو ما يمثل تقنية سحب جديدة كليًا. عندما يكون الضغط داخل الحجرة الفراغية أعلى من 0.5 باسكال، فإن المكون الرئيسي للغازات هو الغازات الثابتة، أما عندما يكون الضغط أقل من 0.5 باسكال، فإن المكون الرئيسي للغازات هو بخار الماء (90%). نظرًا لقدرة مضخة الضغط الجزيئي الفائقة على سحب الهواء في الفراغات المتوسطة، فإن وقت سحب الهواء من 100 باسكال إلى 0.5 باسكال يكون قصيرًا جدًا. أما بعد الوصول إلى 0.1 باسكال، فيتم استخدام مضخة جمع الماء المكثف عند درجات حرارة منخفضة، مما يسمح بخفض الضغط داخل الغرفة بمقدار رقم واحد في فترة زمنية قصيرة، ليصل الضغط إلى 1×10-2 باسكال. بالنسبة لمعدات الطلاء بالتبخير الكبيرة التي سعتها 3–5 متر مكعب، فإن تجهيزها بـ 3–4 مضخات ضغط جزيئي بسعة 1000 لتر في الثانية، بالإضافة إلى مضخة واحدة لجمع الماء المكثف عند درجات حرارة منخفضة بقوة 5 كيلوواط، يكفي لتحقيق عملية الشفط المذكورة، وهو أمر بلا شك رائد. بالنسبة للفئة الثانية من التطبيقات، نظرًا لأن كمية الغاز المتصاعد تعتمد على درجة الحرارة والوقت، ولا ترتبط بشكل كبير بضغط الفضاء الغازي، فإنه يكفي أن يكون الضغط أقل من الضغط التوازني المقابل لكمية الامتصاص الحالية، وعادةً ما يتم تحقيق هذا الشرط خلال عملية السحب. لذلك، فإن استخدام معدل ضخ قوي لخفض الضغط داخل الحجرة إلى مستوى منخفض جدًا في وقت قصير، لا يؤدي إلى تقليل كمية الغازات المنبعثة من الحجرة بشكل ملحوظ. ومن الضروري استخدام معدل ضخ مناسب، وذلك عند درجة حرارة تسخين مناسبة، وخلال فترة زمنية معقولة، حتى يصل مستوى الغازات المنبعثة إلى المستوى المطلوب في العملية الإنتاجية، وهو أمر يتطلب عادةً عدة دقائق. من الأمثلة النموذجية على هذه التطبيقات، طلاء السطوح بالرش في صناعة التيتانيوم، وطلاء السطوح بالأيونات، بالإضافة إلى صهر المواد المغناطيسية الدائمة المستخلصة من المعادن النادرة. من بينها، يؤثر الغاز النشط الزائد على جودة طبقة الغشاء وجودة المادة، ولذلك يوجد في العملية مرحلة تنقية طويلة الأمد. 　　بالنسبة لمعدات الرش أو الطلاء بالأيونات ذات غرفة التغليف بحجم حوالي 1 متر مكعب، يتم عادةً تجهيزها بوحدة فراغ بسرعة شفط تبلغ 4000 لتر في الثانية، ولتسريع عملية إخراج الهواء من غرفة الفراغ والقطعة المراد طلاؤها، غالبًا ما يتم تسخين الغرفة إلى درجة حرارة 300 درجة مئوية. من الجدير بالذكر أنه في طلاء التيتانيوم، يوجد علاقة تناسبية بين سرعة ضخ البمب، وخصائص البمب نفسه، وعملية الضخ، بالإضافة إلى الضغط المطلوب لعملية الترسيب. في دورة التغليف بالطبقة الواقية، يمكن تقسيم عملية سحب الهواء من جهاز الفراغ إلى ثلاث مراحل، وهي مرحلة السحب الدقيق، ومرحلة الضرب بالأشعة الفوق بنفسجية، ومرحلة الترسيب بالرش. الهدف من عملية الضخ المكثف هو تقليل كمية الغازات الخارجة من غرفة الفراغ، ويعتمد النتيجة بشكل أساسي على درجة حرارة التسخين ومدة عملية الضخ، ولا يكون للضغط دور كبير في ذلك، خاصة عندما يكون الضغط في نفس المستوى. لذلك، فإن معدل الضخ للمضخة الرئيسية، ضمن نطاق معقول من الاختلافات، يؤدي إلى نفس تأثير الضخ الدقيق، كما يمكن خفض معدل التفريغ في غرفة الفراغ إلى نفس المستوى، رغم اختلاف الفراغ المطلوب تحقيقه. على وجه التحديد، فإن مضخة الضغط الجزيئي بسرعة 1000 لتر في الثانية ومضخة التوربو الجزيئي بسرعة 1500 لتر في الثانية تؤديان نفس الفعالية في عملية سحب الهواء في هذه المرحلة. في مرحلة الضرب بالأشعة الفوق بنفسجية، ونظرًا لأن ضغط التفريغ في هذه المرحلة يكون حوالي 2 باسكال، فإن قدرة المضخة الرئيسية على سحب الغازات تتأثر. وعادةً ما يتم استخدام طريقة التحكم في التدفق للتضحية بمعدل السحب مقابل الحفاظ على استقرار عمل المضخة، وهذا ينطبق على كل من المضخات الانتشارية والمضخات الدوارة الجزيئية، خاصةً أن المضخات الانتشارية تعاني من خسائر أكبر في معدل السحب، وبالتالي يقل تدفق غاز الأرجون الناتج عن التفريغ بشكل ملحوظ. لكن في هذه المرحلة، يمكن الحصول على نتائج تنظيف فعالة أفضل فقط باستخدام معدل ضخ كبير وتدفق كبير لغاز الأرجون. في هذا الصدد، يتمتع مضخة الضغط الجزيئي بميزة واضحة. في المرحلة الأخيرة من عملية الترسيب بالرش، يكون الضغط العادي للعمل حوالي 0.5 باسكال. كما أن مضخات الضخ والمضخات الجزيئية التوربينية لا تزال بحاجة إلى ضبط، ناهيك عن صعوبة استقرار الضغط أثناء عملية الترسيب. وإن خفض معدل الضخ سيؤدي بالتأكيد إلى ارتفاع كبير في الضغط الجزئي للغازات النشطة أثناء عملية الضخ. في ظل ثبات كمية الغاز المطلق، فإن مستوى الضغط الجزئي للغازات النشطة هو ما يحدد تأثيره على جودة الطبقة المترسبة. أظهر مضخة الضغط الجزيئي القادرة على الضخ بمعدل كامل للسحب تفوقها مرة أخرى. ثالثًا، تتطلب أنظمة الفراغ المختلفة مستويات فراغ مختلفة. لذلك، غالبًا ما يتعين استخدام مجموعة من أجهزة الفراغ لإنجاز المهمة. أي من خلال توصيل مضخات الفراغ التي تعمل في نطاقات ضغط مختلفة مع بعضها، حيث تستطيع مضخات الفراغ في الجانب ذو الفراغ المرتفع تحقيق مستوى الفراغ المطلوب في النظام، بينما تقوم مضخات الفراغ في الجانب ذو الفراغ المنخفض بتصريف الهواء مباشرة إلى الغلاف الجوي. من الواضح أن أبسط وحدة فراغ هي مضخة فراغ تُفرغ الهواء مباشرة إلى الغلاف الجوي. لكن أنظمة الفراغ العالي تحتاج عادةً إلى وحدات من ثلاث مراحل، بينما يحتاج الفراغ المتوسط عادةً إلى وحدات من مرحلتين. من الصعب تكوين وحدة فراغ عالي الفعالية من مضخة فراغ عالي ومضخة فراغ منخفض. 　　هناك عدة أسباب لذلك. ومن بينها استمرارية التدفق. تحتوي مضخات الفراغ العالي على حد أقصى للضغط في المرحلة الأولى، أي أنه إذا تجاوز الضغط هذا الحد، فلن تعمل المضخة بشكل صحيح. وعندما يصل المضخة الأولية إلى هذا الضغط الحرج، غالبًا ما يقل معدل الضخ، وبالتالي قد يكون تدفق الغاز الخارج من المضخة الأولية أقل من تدفق الغاز الخارج من المضخة الرئيسية. وهذا عدم التناسق في التدفق يخل بشرط استمرارية التدفق، مما يؤدي حتمًا إلى عدم قدرة وحدة الفراغ على العمل بشكل صحيح. لكن إذا تم توصيل مضخة فراغ متوسطة بين مضختي الفراغ المنخفض والعالي، فإن ذلك سيساعد على ربط النظام بشكل فعال، مما يضمن استمرارية التدفق، كما يمكن لكل مضخة أن تعمل في أفضل حالاتها. تعمل مضخات روترز في نطاق الفراغ المتوسط، وهو ما يجعلها الخيار الأمثل، ولذلك تُسمى أيضًا مضخات زيادة الضغط من نوع روترز. وبما أن نسبة الضغط التي يمكنها تحقيقها ليست عالية، فإنها مناسبة تمامًا للعمل في نطاق من بضعة باسكال إلى مئات الباسكال. عندما يصل جهاز الفراغ من الدرجة الثالثة إلى مستوى فراغ عالٍ، يقل تدفق الغاز الخارج من المضخة الرئيسية بشكل كبير، وفي هذه الحالة يمكن الاعتماد على مضخة أصغر للحفاظ على استمرارية عملية السحب. وهذه الطريقة تُستخدم بشكل شائع في التطبيقات العملية، حيث تساعد في تقليل استهلاك الطاقة في الجهاز. يعود سبب ضرورة وجود وحدات ثلاثية المراحل في أجهزة الفراغ العالي إلى حدود ضغط الشفط لمضخات الفراغ العالي. لدى جميع المضخات ضغط عمل أولي، وتكون مضخات الفراغ التقليدية في نطاق بضعة باسكال. لذلك، يجب أن تُضخ المضخة الأولية إلى هذا الضغط قبل أن تتمكن المضخة الرئيسية من العمل. لكن يتطلب ضخ الهواء مباشرة إلى الغلاف الجوي باستخدام المضخة ذات المستوى الأدنى وصولًا إلى هذا الضغط وقتًا أطول، وذلك لأنه مع انخفاض الضغط، يقل معدل ضخ المضخة. وخاصة في أجهزة الفراغ التي تعمل بشكل دوري، هناك متطلبات محددة بخصوص الوقت اللازم للوصول إلى درجة الفراغ المطلوبة. كلما طال وقت الضخ المسبق، زاد الوقت اللازم للوصول إلى درجة الفراغ المطلوبة. لذلك، فإن إضافة مضخة فراغ متوسطة الضغط للعمل مع المضخة ذات المستوى الأدنى يمكن أن يساعد في الوصول إلى الضغط اللازم لعمل المضخة الرئيسية في وقت أقصر، مما يسمح للنظام بالوصول إلى الضغط اللازم للعمل بسرعة، وبالتالي ضمان كفاءة استخدام الجهاز. 　　يمكن استخدام مضخات روترز ومضخات زيادة الضغط بالزيت كمضخات للفراغ المتوسط، أما مضخات زيادة الضغط على المستوى الجزيئي فهي تتمتع بنسبة ضغط تخزين عالية جدًا، مما يسمح لها بتحقيق فراغ نظيف بالإضافة إلى أداء ممتاز في الفراغات عالية الضغط، كما أن لديها قدرة استخلاص هواء ممتازة في نطاق الفراغ المتوسط أيضًا. وهذا يجعل مضخة الضغط الجزيئي هي المضخة الوحيدة حاليًا التي تتمتع بخصائص الفراغ المتوسط إلى العالي، ولذلك فإنها تحتاج فقط إلى العمل مع مضخات الفراغ منخفضة لتشكيل نظام فراغ عالي الأداء يمكن مقارنته بأنظمة الفراغ من الدرجة الثالثة. على وجه التحديد، نظرًا لقدرة مضخة الضغط الجزيئي على تحمل ضغوط عالية، فإن ذلك يسمح للمضخة الأولية بالعمل في حالة تدفق عالٍ بسهولة ； وبما أن ضغط الشفط لدى مضخة الضغط الجزيئي مرتفع، فإن ذلك يقلل من عبء الشفط المسبق على المضخة السابقة. يمكن لمضخة الضغط الجزيئي أن تعمل في نطاق ضغوط يتراوح بين 100 و50 باسكال، أما المضخة الأولية فهي تعمل على رفع الضغط من مستوى الضغط الجوي إلى هذا المستوى، وتتبع في ذلك قاعدة انخفاض الضغط بمقدار رقم واحد مع كل فترة زمنية، ولذلك، يمكن للوحدة أن تحقق كفاءة عالية في عملية السحب. إن تبسيط أجهزة الفراغ العالي وإلغاء استخدام مضخات روترز يُعد ميزة أخرى لمضخات الضغط الجزيئي. بالنسبة للأجهزة الكبيرة المستخدمة في بيئات الفراغ العالي، يمكن أيضًا تعزيز قدرة المضخة الأولية على الشفط المسبق، مما يساعد في تقليل وقت الشفط. وبما أن وقت الشفط المسبق قصير جدًا مقارنة بعملية الشفط بأكملها، فإن مدة استخدام المضخة الأولية تكون قصيرة أيضًا. ولذلك، يمكن استخدامها للشفط المسبق لعدة أجهزة في نفس الوقت، وهو أمر عملي للغاية في كثير من الحالات. وهذا يؤدي إلى **تبسيط** وحدات الفراغ المستخدمة على نطاق واسع. في بعض تطبيقات الفراغ المتوسط، هناك حاجة إلى تحقيق مستوى فراغ يتراوح بين 10⁻¹ باسكال، وهو أمر صعب على مضخات روتر من النوع ذو المرحلتين. لكن استخدام مضخات روتر من النوع ذو المرحلتين متصلة معًا يمكن أن يرفع مستوى الفراغ بمقدار عشرة أضعاف، ليصل إلى 10⁻¹ باسكال. لذلك، تُستخدم مضخات ذو المرحلتين الثلاث في تطبيقات الفراغ المتوسط أيضًا. نظرًا لأن مضخة الضغط الجزيئي يمكنها تحقيق سرعة ضخ كاملة عند 10-1 باسكال، فإنها يمكن أيضًا أن تحل محل مضخات روترز ذات المستويين في وحدات الفراغ من الدرجة الثالثة. بشكل عام، يمكن لمضخات الضغط الجزيئي أن تحل محل مضخات روتر التي تعمل لفترات طويلة في نطاقات الضغط المنخفضة في الفراغ شبه الكامل. أما مضخات روترز التي تعمل لفترات طويلة في نطاق الضغوط المرتفعة في الفراغ شبه المنخفض، فيجب أن تكون أقل عددًا، وذلك لأن المضخات المستخدمة في هذا النطاق من الضغوط غالبًا ما تتمتع بقدرة شفط عالية. يتنبأ هذا على المستوى الكلي بإمكانية استبدال مضخات الضغط الجزيئي لمضخات روتس.

أود أن أسأل أيضًا، هل المعدل الذي تتحدث عنه هو معدل السحب؟

لا معنى للحديث عن التوافق بغض النظر عن وسط السحب، أليس كذلك؟ أنت لا تسحب الهواء أصلاً كما في الفراغ المطلق، إنها قيمة نظرية لا معنى لها في عملية الاختيار ；

يجب أن يتم ضبط معدل السحب بحيث يظل تدفق الكتلة ثابتًا، لكن يجب الانتباه إلى التغيرات في كفاءة الحجم الناتجة عن نسبة الضغط وفرق الضغط، والتي بدورها قد تؤثر على تدفق الكتلة； بالنسبة للمضخات من الدرجة الأولى والثانية، فإن نسبة الضغط التقليصي تكون متغيرة، وتعتمد على متطلبات الضغط أثناء العمل الفعلي، وعلى طبيعة المادة المستخدمة في عملية الشفط، وغير ذلك

ما هو معامل الضغط، كم إلى كم؟ هل يمكن توضيح ذلك بشكل أكثر دقة؟ شكرًا لك

معامل الضغط ليس ثابتًا، فهو مرتبط بسرعة الدوران وفرق الضغط وخصائص الغاز، مما يؤثر بدوره على كفاءة الحجم! الأمر يتعلق بعوامل كثيرة جداً، وليس بالإمكان تصميم الوحدة ببساطة من خلال نسب معينة كما يُقال عادةً……