پمپ وکیوم آزمایشگاهی چیست و چگونه کار می کند؟

پمپ خلا به دسته‌ای از تجهیزات پرکاربرد گفته می‌شود که هم‌اکنون به عنوان عضوی اساسی در تمامی آزمایشگاه‌ها به حساب می‌آید. این دستگاه‌ها برای مکش هوا از طریق فشار منفی کار می‌کنند و معمولا در علوم بیولوژیکی برای کارهایی مانند فیلتراسیون، تقطیر و تنظیم غلظت حلال‌های فرار، استخراج فاز جامد و موارد دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگرچه بیشتر پمپ ‌های وکیوم عملکرد مشابهی دارند، اما آشنایی با نحوه عملکرد آن‌ها می‌تواند شما را در انتخاب بهترین گزینه یاری کند.
به صورت کلی، آزمایشگاه‌های مختلف باید پمپ وکیوم خود را بر اساس ویژگی‌هایی مانند شرایط کاری و میزان خلاء مورد نیاز انتخاب کنند. در این مقاله نکاتی را در مورد عملکرد پمپ وکیوم آزمایشگاهی مورد بررسی قرار خواهیم داد تا بتوانید بهترین انتخاب را برای آزمایشگاه خود داشته باشید.

نحوه عملکرد پمپ وکیوم

اگرچه پمپ های خلا آزمایشگاهی دستگاه‌هایی بسیار پیچیده به نظر می‌رسند، اما در واقع با استفاده از مکانیزمی ساده کار می‌کنند. با نگاهی کلی به قطعات مختلف این دستگاه‌ها متوجه می‌شویم که حذف مولکول‌های هوا و انواع دیگر از آنچه که به عنوان محفظه خلاء شناخته می‌شود، یک فضای خلاء جزئی را به وجود می‌آورد که می‌توانیم آن را برای استفاده‌های بعدی به کار بگیریم. زمانی که این اتفاق می‌افتد، فشار داخل محفظه به سرعت کاهش می‌یابد و به محض این اتفاق، حذف مولکول‌های گاز باقیمانده ممکن می‌شود.
این فرایند انرژی زیادی را ایجاد می‌کند که می‌توان از آن به روش‌های مختلفی در فضای آزمایشگاه استفاده کرد. مکانیزم فوق را تقریبا می‌توان در تمامی پمپ های وکیوم مشاهده کرد. در ادامه کاربردهای این تجهیزات را در آزمایشگاه مشاهده خواهیم کرد.

پیشنهاد مطالعه: ما در این مقاله به موضوع بررسی قطعات پمپ وکیوم می پردازیم که می توانید آن را مطالعه کنید.

کاربردهای پمپ وکیوم آزمایشگاهی

علاوه بر موارد شناخته شده‌ای مانند فیلتراسیون و کنترل تبخیر حلال، احتمالا یکی از رایج‌ترین استفاده‌های پمپ خلا در محیط آزمایشگاه در زمینه طیف‌سنج جرمی (MS) است. این دستگاه‌ها می‌توانند اندازه‌ای مشابه یخچال داشته باشند، اما قابلیت قرارگیری روی میز را دارند و بخش‌های MS و پمپ خلا را در یک واحد یکدست‌ قرار می‌دهند. عملکرد این دستگاه‌ها از لحاظ اتوماسیون، کنترل فشردگی، اثربخشی، بهره‌وری، عملکرد بی‌صدا و نگهداری ناچیز کاملا بی‌نظیر است.

فرآیند MS امکان شناسایی و اندازه‌گیری سریع هزاران نوع مولکول (مانند متابولیت‌ها، لیپیدها، پروتئین‌ها و غیره) را فراهم می‌آورد. این فرآیند همچنین ما را از دستگاه‌های بسیار گران‌قیمت‌تر بی‌نیاز ساخته و تصویری دقیق از رویدادهای زیست‌شناسی و نحوه واکنش سلول‌ها و بافت‌ها به داروها را در اختیار ما قرار می‌دهد.

برخی از کاربردهای دیگر پمپ وکیوم به صورت زیر هستند:

• ایجاد مکش جهت ایجاد آسپیراسیون یا فیلتراسیون نمونه‌های مختلف
• ایجاد یا کنترل حلال با کاهش فشار بخار مواردی مانند اوپراتورهای دوار، خشک‌کن‌های ژل و متمرکزکننده‌ها
• بهبود ابزارهای تشخیص برای مواقعی که ارزیابی مولکولی با مشکلاتی مانند ابهام یا آلودگی همراه هستند.
• جمع‌آوری نمونه‌های گاز از اتاق‌های آزمایش یا اتمسفر
• ایجاد فشار منفی (کمتر از فشار اتمسفر) به منظور جلوگیری از فرار نمونه‌های خطرناک

انواع پمپ‌ وکیوم آزمایشگاهی

پمپ‌ وکیوم آزمایشگاهی انواع مختلفی دارند که در ادامه برخی از محبوب‌ترین آن‌ها را می‌بینیم:

پمپ وکیوم دیافراگمی

پمپ های خلا رایج بدون روغن اغلب از از نوع پیستونی و دیافراگمی هستند. پمپ دیافراگمی با یک حرکت پالس مانند عمل می‌کند و به همین خاطر به هیچ مهر و مومی نیاز ندارد. دریچه‌ها به طور متناوب باز و بسته می‌شوند تا بخارها در جهت مناسب حرکت کرده و خلاء ایجاد شود. پمپ خلا دیافراگمی دارای محدودیت فشار است، اما مدل‌های مختلف آن می‌توانند تمامی کارهای مکش را به خوبی انجام دهند. این پمپ‌ها می‌توانند در برابر بخارهای اسیدی و حلال‌های خورنده کاملا مقاوم باشند.

پمپ وکیوم پیستونی

پمپ‌های پیستونی یک انتخاب مقرون به صرفه برای آزمایشگاه‌ها هستند که گزینه‌های زیادی را در اختیار محققین قرار می‌دهند. سطوح خلاء این پمپ‌ها تا 5 Torr نیز گسترده است و در محدود 3-10 Torr عملکردی فوق‌العاده دارند.

پیشنهاد مطالعه: برای آشنایی با کمپرسور پیستونی مقاله مربوط به آن را مطالعه کنید.

پمپ وکیوم اسکرول

این پمپ‌ها از دو اسکرول چرخان در برابر یکدیگر استفاده می‌کنند که به شیوه‌ای نامنظم در برابر یکدیگر می‌چرخند تا هوا و ذرات دیگر را فشرده کرده و آن‌ها را به سمت خروجی خود حرکت دهند. این دستگاه‌ها به سطوح عمیق‌تری از خلاء در مقایسه با پمپ‌های دیافراگمی می‌رسند و از سرعت پمپاژ بالاتری برخوردار هستند. اما باید به این نکته توجه داشته باشید که پمپ‌های اسکرول مانند پمپ‌های دیافراگمی در برابر خوردگی مقاومت ندارند، اگرچه مقاومت مدل‌های پیشرفته‌تر در طول سالیان گذشته با پیشرفت خوبی همراه بوده است.

پمپ وکیوم توربومولکولی

پمپ توربومولکولی یکی از فناوری‌های جدید است که به طور گسترده در آزمایشگاه‌های بزرگ به کار گرفته می‌شود. این پمپ‌ها می‌توانند به سطح خلاء بالاتر از 10 Torr برسند و اغلب در کاربردهای دقیقی مانند طیف‌سنج جرمی به کار می‌روند. اصل کار پمپ خلا توربومولکولی بر اساس تکانه مولکلی است. پره‌های سریع در حال چرخش با مولکول‌های هوا یا بخار برخورد می‌کنند و حرکت‌ آن‌ها مولکول‌ها را در راستای خروجی هدایت می‌کند.

نکات مهم در زمان خریداری پمپ وکیوم

هم‌اکنون بیشتر آزمایشگاه‌ها از پمپ‌ های وکیوم بدون روغن برای کارهای خود استفاده می‌کنند، چرا که قیمتی کمتر داشته و به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارند. در زمان خریداری پمپ خلا برای آزمایشگاه خود به موارد زیر دقت کنید:

نوع کاربرد

نوع کاربرد خود در محیط آزمایشگاه را ارزیابی و بر اساس آن انتخاب کنید. با توجه به محدوده فشار مورد نیاز، می‌توان بهترین گزینه را برای آزمایشگاه انتخاب کرد.

میزان سر و صدا

آزمایشگاه‌ها اغلب برای کار به محیطی بی سر و صدا نیاز دارند و به همین خاطر، یک پمپ با نویز زیاد می‌تواند هماهنگی و آرامش کاری شما را به طور کامل بر هم زند.

پیشنهاد مطالعه: برای آشنایی بیشتر با انواع کاربردهای پمپ وکیوم مقاله مربوط به آن را مطالعه کنید.

میزان آلودگی

این نکته در مورد پمپ‌های روغن دار بسیار به چشم می‌آید و عده زیادی سعی دارند که از خرید آن‌ها اجتناب کنند. علاوه بر تمامی این‌ها، روغن‌های گرفته شده و بازیافت شده باید با میعانات مختلف تصفیه شوند و این مسئله می‌تواند دردسر بیشتری را برای شما به وجود آورد.

اندازه و میزان کنترل

اندازه و میزان کنترل پمپ وکیوم دو فاکتور بسیار مهم هستند که باید حتما مد نظر قرار دهید. بزرگ بودن واحد پمپاژ به این معنی است که فضای بیشتری از آزمایشگاه‌ شما اشغال خواهد شد. همچنین باید ویژگی‌های کنترل پمپ به صورتی باشند که بتوانید به راحتی فرآیندهای مختلف را تحت نظر داشته باشید.

قیمت

قیمت اولیه و هزینه‌های تعمیر و نگهداری همواره اهمیت زیادی دارند. از همین رو، گزینه‌های متعدد را با هم مقایسه کرده و سپس دست به خرید بزنید.