Pumper kan groft sagt kategoriseres efter tre teknikker:
Positive fortrængningspumper anvender en mekanisme til gentagne gange at udvide et hulrum, lade gasser strømme ind fra kammeret, forsegle hulrummet og udlede det til atmosfæren. Momentumoverførselspumper, også kaldet molekylære pumper, anvender højhastighedsstråler af tæt væske eller roterende blade med høj hastighed til at slå gasmolekyler ud af kammeret. Indfangningspumper opfanger gasser i fast eller adsorberet tilstand. Dette omfatter kryopumper, getters og ionpumper.
Positive fortrængningspumper er de mest effektive til lave vakuumforhold. Impulsoverførselspumper i forbindelse med en eller to fortrængningspumper er den mest almindelige konfiguration, der anvendes til at opnå høje vakuumtryk. I denne konfiguration tjener fortrængningspumpen to formål. For det første opnår den et grovvakuum i den beholder, der skal evakueres, før momentumoverførselspumpen kan anvendes til at opnå det høje vakuum, da momentumoverførselspumper ikke kan begynde at pumpe ved atmosfærisk tryk. For det andet støtter fortrængningspumpen momentumoverførselspumpen ved at evakuere ophobningen af fortrængte molekyler i højvakuumpumpen til lavt vakuum. Der kan tilføjes indfangningspumper for at opnå ultrahøjt vakuum, men de kræver periodisk regenerering af de overflader, der indfanger luftmolekyler eller ioner. På grund af dette krav kan deres driftstid være uacceptabelt kort i lav- og højvakuum, hvilket begrænser deres anvendelse til ultrahøjvakuum. Pumper adskiller sig også i detaljer som f.eks. fremstillingstolerancer, tætningsmateriale, tryk, flow, adgang eller ingen adgang af oliedampe, serviceintervaller, pålidelighed, tolerance over for støv, tolerance over for kemikalier, tolerance over for væsker og vibrationer.
Positiv fortrængningspumpeRediger
Et delvist vakuum kan genereres ved at øge volumenet i en beholder. For at fortsætte med at evakuere et kammer i det uendelige uden at kræve uendelig vækst, kan et rum af vakuumet gentagne gange lukkes, udtømmes og udvides igen. Dette er princippet bag en fortrængningspumpe, f.eks. den manuelle vandpumpe. Inde i pumpen udvider en mekanisme et lille forseglet hulrum for at reducere dets tryk til under atmosfærens tryk. På grund af trykforskellen presses noget væske fra kammeret (eller brønden, i vores eksempel) ind i pumpens lille hulrum. Pumpens hulrum forsegles derefter fra kammeret, åbnes til atmosfæren og presses tilbage til en meget lille størrelse.
Der anvendes mere sofistikerede systemer til de fleste industrielle anvendelser, men det grundlæggende princip for cyklisk volumenfjernelse er det samme:
- Drejevingepumpe, den mest almindelige
- Membranpumpe, nul olieforurening
- Flydende ring høj modstandsdygtighed over for støv
- Stempelpumpe, svingende vakuum
- Scrollpumpe, tør pumpe med højeste hastighed
- Skruepumpe (10 Pa)
- Wankelpumpe
- Ekstern vingepumpe
- Rootsblæser, også kaldet boosterpumpe, har højeste pumpehastigheder, men lavt kompressionsforhold
- Multistage Roots-pumpe, der kombinerer flere trin, der giver høj pumpehastighed med bedre kompressionsforhold
- Toepler-pumpe
- Lobe-pumpe
Basistrykket i et gummi- og plastforseglet stempelpumpesystem er typisk 1 til 50 kPa, mens en scrollpumpe kan nå op på 10 Pa (når den er ny), og en rotationsvinge-oliepumpe med et rent og tomt metalkammer kan let nå 0.1 Pa.
En fortrængningsvakuumpumpe flytter den samme gasmængde ved hver cyklus, så dens pumpehastighed er konstant, medmindre den overvindes af backstreaming.
ImpulsoverførselspumpeRediger
I en impulsoverførselspumpe accelereres gasmolekyler fra vakuumsiden til udstødningssiden (som normalt holdes ved et reduceret tryk ved hjælp af en fortrængningspumpe). Impulsoverførselspumpe er kun mulig under et tryk på ca. 0,1 kPa. Materie flyder forskelligt ved forskellige tryk på grundlag af lovene for væskedynamik. Ved atmosfærisk tryk og let vakuum interagerer molekyler med hinanden og skubber på deres nabomolekyler i det, der kaldes viskose strømninger. Når afstanden mellem molekylerne øges, interagerer molekylerne oftere med kammerets vægge end med de andre molekyler, og molekylær pumpning bliver mere effektiv end positiv fortrængningspumpning. Dette regime kaldes generelt for højvakuum.
Molekylære pumper fejer et større område ud end mekaniske pumper og gør det hyppigere, hvilket gør dem i stand til at opnå meget højere pumpehastigheder. De gør dette på bekostning af forseglingen mellem vakuumet og deres udstødning. Da der ikke er nogen tætning, kan et lille tryk ved udstødningen let forårsage tilbagestrømning gennem pumpen; dette kaldes stall. I højvakuum har trykgradienter imidlertid kun ringe indvirkning på væskestrømmene, og molekylære pumper kan udnytte deres fulde potentiale.
De to hovedtyper af molekylære pumper er diffusionspumpen og den turbomolekylære pumpe. Begge typer pumper blæser gasmolekyler, der diffunderer ind i pumpen, ud ved at give gasmolekylerne momentum. Diffusionspumper blæser gasmolekyler ud med olie- eller kviksølvstråler, mens turbomolekylære pumper bruger højhastighedsventilatorer til at skubbe gassen ud. Begge disse pumper vil gå i stå og ikke pumpe, hvis de udsuges direkte til atmosfærisk tryk, så de skal udsuges til et lavere vakuum, der skabes af en mekanisk pumpe.
Som med fortrængningspumper vil grundtrykket blive nået, når lækage, udgasning og backstreaming er lig med pumpehastigheden, men nu bliver det meget vanskeligere at minimere lækage og udgasning til et niveau, der kan sammenlignes med backstreaming.
Regenerativ pumpeRediger
Regenerative pumper udnytter væskens (luftens) hvirvelbevægelse. Konstruktionen er baseret på et hybridkoncept af centrifugalpumpe og turbopumpe. Normalt består den af flere sæt vinkelrette tænder på rotoren, der cirkulerer luftmolekyler i stationære hule riller ligesom en flertrinscentrifugalpumpe. De kan nå op på 1×10-5 mbar (0,001 Pa) (ved kombination med Holweck-pumpe) og direkte udblæsning til atmosfærisk tryk. Eksempler på sådanne pumper er Edwards EPX (teknisk dokument ) og Pfeiffer OnTool™ Booster 150. Den betegnes undertiden som sidekanalpumpe. På grund af den høje pumpehastighed fra atmosfære til højvakuum og mindre forurening, da lejerne kan installeres på udstødningssiden, anvendes denne type pumper i loadlock i halvlederfremstillingsprocesser.
Denne pumpetype lider under et højt strømforbrug (~1 kW) sammenlignet med turbomolekylær pumpe (<100W) ved lavt tryk, da det meste strøm forbruges til at bakke atmosfærisk tryk op. Dette kan reduceres med næsten 10 gange ved at bakke op med en lille pumpe.
IndfangningspumpeRediger
En indfangningspumpe kan være en kryopumpe, som anvender kolde temperaturer til at kondensere gasser til en fast eller adsorberet tilstand, en kemisk pumpe, som reagerer med gasser for at producere en fast rest, eller en ionpumpe, som anvender stærke elektriske felter til at ionisere gasser og drive ionerne ind i et fast substrat. Et kryomodul anvender kryopumpe. Andre typer er sorptionspumpen, den ikke-fordampende getterpumpe og titansublimationspumpen (en type fordampende getter, der kan bruges gentagne gange).
Andre typerRediger
- Venturi-vakuumpumpe (aspirator) (10 til 30 kPa)
- Dampejektor (vakuum afhænger af antallet af trin, men kan være meget lavt)