Адсорбционным называют высоковакуумный насос, который откачивает газ за счет эффекта физической адсорбции газа развитой поверхностью адсорбента. Адсорбционные насосы, использующие охлажденный активированный уголь или силикагель, применяли задолго до изобретения диффузионных насосов. Для металлографических исследований структуры металлов и сплавов при высоких температурах, когда проникновение паров рабочей жидкости из вакуумного насоса особенно нежелательно, был применен адсорбционный насос конструкции УФТИ.

Откачка происходит в результате адсорбции молекул откачиваемого воздуха охлажденным активированным углем, причем скорость откачки растет с увеличением давления в откачиваемом пространстве. Такой процесс не может продолжаться непрерывно, так как активированный уголь постепенно насыщается газом. Восстановление угля производится прогревом при одновременной откачке форвакуумным насосом. Не следует применять для охлаждения насосов жидкий воздух из-за возможности взрыва.

Рабочая камера насоса представляет собой цилиндр объемом 1 л, к нижней части которого припаяна латунная труба длиной 300 мм, диаметром 30 мм с концентрично расположенной цилиндрической сеткой диаметром 12 мм. Активированный уголь в виде гранул засыпают в кольцевое пространство между латунной трубой и сеткой. Первоначально весь объем насоса откачивается до форвакуумного давления, после чего форвакуумный насос отключается и труба насоса погружается в сосуд Дьюара с жидким азотом.

Сосуд может перемещаться в вертикальном направлении. При расходе азота ~0,3 л/ч давление составляет 5- 10^-6 мм рт. ст. (такое давление достигается через 3—5 мин после заливки жидкого азота).

Таблица 68 

 После 15—20 ч работы сосуд Дьюара снимают и трубу насоса погружают в специальную цилиндрическую печь. Гранулы угля нагреваются до 100—150° С при одновременной откачке форвакуумным насосом в течение 1,5—2 ч. В результате нагрева сорбированные газы удаляются из угля. Для восстановления адсорбционной способности угля баллон с углем примерно 1 раз в месяц откачивается форвакуумным насосом 1—2 ч при 100° С (погруженный в кипящую воду). На рис. 350 приведена схема адсорбционного насоса большой производительности.

Предельное давление адсорбционных насосов может быть ниже I • 10^-7 мм рт. ст., скорость откачки до 3000 л/с для воздуха.

Скорость откачки растет с повышением давления. Преимуществами адсорбционных насосов являются простота устройства и отсутствие проникновения в реципиент паров или продуктов разложения рабочей жидкости. Недостаток — необходимость непрерывного охлаждения до низких температур. Адсорбционными насосами успешно заменяют диффузионные насосы при откачке паров жидкого гелия для получения температур ниже 1° К. Благодаря высоким адсорбционным свойствам угля, охлажденного до температуры жидкого гелия, такие насосы очень компактны.

Для откачки водорода и неона требуется охлаждение насоса жидким водородом, для откачки гелия необходимо охлаждение жидким гелием. На рис. 351 показан адсорбционный насос с жидким водородом для откачки водорода.

Элемент 1, охлаждаемый жидким азотом, предназначен для предварительной тренировки системы; элемент 2, защищенный азотным экраном, охлаждается жидким водородом. Предельное давление по водороду ~10^-8 мм рт. ст., скорость откачки при давлении 8-10^-8 мм рт. ст. — 400 л/с, 10^-6 мм рт. ст. — 750 л/с, 1О^-6 мм рт. ст. — 900 л/с.

Для восстановления адсорбционной способности угля насос отогревается до комнатной температуры и 1—2 ч откачивается форвакуумным насосом. На рис. 352 показан гелиевый криостат, снабженный адсорбционным насосом с активированным углем. Благодаря применению встроенного адсорбционного насоса нет необходимости подключения диффузионного насоса.

 Адсорбционный насос, содержащий около 20 г угля, заключен в трубку из коррозионностойкой стали, окруженную вакуумной рубашкой. Насос может работать непрерывно около 10 ч при 0,3° К, после чего требуется регенерация угля, занимающая около 45 мин. Для переохлаждения сосуда с Не3 рубашка насоса охлаждается до температур Не4 пропусканием газа комнатной температуры при давлении 10—20 мм рт. ст. Приблизительно 5 л Не3 при нормальных условиях вводятся в камеру и сжижаются в результате понижения давления пара над сосудом с Не4 до 15 мм рт. ст., что соответствует температуре 1,1° К

Во время этой операции адсорбционный насос находится в верхнем положении. Откачка сконденсированного Не3 начинается при медленном опускании адсорбционного насоса, пока он не достигает температуры жидкого Не4. Когда весь жидкий Не испаряется, насос поднимают, чтобы произвести десорбцию Не3. Основной резервуар снова откачивается для следующего цикла