Sign In

הפעלה נכונה של ציוד מבוסס ואקום

Overview

מקור: רוברט ריו, אג'יי סאת' וז'יפנג צ'ן, אוניברסיטת פנסילבניה, פארק האוניברסיטאות, הרשות הפלסטינית

ואקום נדרש עבור מספר הליכי מעבדה. זה מושג באופן שגרתי ביותר במעבדה על ידי שימוש במשאבות ואקום. בנוסף לעבודה בלחצים נמוכים, משאבות ואקום יכולות לשמש גם כדי לאפשר שינוי מהיר של האטמוספרות בכור או בקבוקון על ידי פינוי ומילוי אחורי.

Principles

ואקום שימושי למגוון מטרות במעבדה. לדוגמה, ואקום מוריד את נקודת הרתיחה של נוזלים ומקדם את תהליך האידוי, המשמש תנורי ואקום, ציוד degassing, וייבוש להקפיא. חוץ מזה, ואקום יצר הבדל בלחץ בהשוואה לאטמוספירה, המשמשת לסינון ופיפטות. ואקום גבוה במיוחד מסיר אוויר כדי להשיג אינרציות כימית, המשמשת לריתוך קרן אלקטרונים, שמירה על משטח נקי ותצהיר אדים כימיים או פיזיים. משאבת ואקום היא מכשיר המסייע בפינוי תא אטום על מנת להשיג לחץ נמוך יותר מלחץ אטמוספרי. המשאבות הנפוצות ביותר במעבדה הן משאבות טורבו-מולקולריות, משאבות שמן, משאבות גלילה יבשות או שאיפות מים.

משאבות טורבומולקולריות משמשות לעתים קרובות במכשור מעבדה, כגון בתוך ספקטרומטר מסה, ויכולות להשיג רמות ואקום של 10-10 Torr. אלה פועלים על ידי סיבוב מהיר כדי להתנגש עם מולקולות אוויר או אדים כדי להשפיע על התנף לכיוון הפליטה. ברמות הוואקום הגבוהות יש משאבה המתאימה להרבה יישומי ואקום גבוהים במיוחד. עם זאת, האוויר צפוף מדי עבור משאבה טורבומולקולרית לעבוד, ולכן משאבות אלה זקוקות משאבה משנית כדי להוריד את לחץ האטמוספירה עד 1 Torr כדי לאפשר משאבת turbomolecular לעבוד.

משאבות שמן משמשות לרוב במעבדה ובדרך כלל להשיג ואקום של10-3 טור. זה עונה על רוב יישומי המעבדה הכלליים, והם קלים לתפעול. שמן משמש לשמן ולאטום את המשאבה, אשר מסייע להשיג ואקום עמוק. עם זאת, השימוש בנפט מביא גם את הבעיה של שינוי שמן וסילוק שמן פסולת.

משאבת הגלילה היבשה, שיש לה את היכולת להשיג רמת ואקום אולטימטיבית של 10-3 Torr, היא אחת מטכנולוגיות המשאבה היבשה הנפוצות ביותר המשמשות בסביבת המעבדה. משאבת הגלילה היבשה עובדת עם שתי מגילות ספירליות משולבות הנעות באופן אקסצנטרי ודוחסות אוויר ואדים לכיוון פליטה. משאבה זו אינה זקוקה לשמן, וגם משאבות בקצב מהיר יותר, וזה אטרקטיבי עבור יישומים מסוימים כמו תא כפפות. עם זאת, אטמי קצה נדרשים כדי לשמור על אדים בערוץ הנכון, אבל חותמות קצה אלה הם ללבוש חלקים ותחזוקה תקופתית הדרושה.

שואפי מים, הנקראים גם משאבות סילון מים, מחוברים בדרך כלל לברז כיור המעבדה ויכולים להגיע לרמת ואקום של 10-15 טור. אלה פועלים על ידי ניצול מים זורמים במהירות כדי ליצור ואקום בזרוע הצדדית. בשל העלויות הנמוכות שלהם, אלה היו פופולריים מבחינה היסטורית כדי להשיג ואקום עמוק. עם זאת, המים מבוזבזים ורמת הוואקום אינה גבוהה.

הבחירה של סוג המשאבה מוכתבת על ידי היישום הסופי ואת איכות הוואקום בסופו של דבר נדרש. ללא קשר למשאבה המשמשת, יצירת הוואקום מובילה לאפשרות של קריסה או סיכוני פיצוץ. הפרוטוקולים הבאים מפורטים כדי למזער את הסיכונים הכרוכים בשימוש בציוד ואקום ולהבטיח תנאי עבודה בטוחים.

Procedure

1. שימוש בציוד מגן אישי

  1. יש להשתמש במשקפי בטיחות, בחלוקי מעבדה ובמגני פנים בעת עבודה עם מנגנון ואקום או בקרבתו.
  2. מגן פיצוץ חייב להיות מנוצל כדי למנוע זכוכית מעופפת או פסולת הנובעת משינוי פתאומי בלחץ.

2. שימוש בצינורות וציוד מתאימים

  1. השתמש תמיד צינורות, כלי זכוכית, וציוד אחר המדורג לשימוש עם ואקום. שימוש לא נכון עלול לגרום לכשל חומרי ולגרום לפיצוץ/קריסה.
  2. בדוק את הזכוכית ואת צינורות באופן קבוע עבור פגמים / חתכים, כמו אלה יכולים בקלות לפצח / לשבור תחת ואקום.
  3. הפליטה של משאבת הוואקום חייבת להיות מחוברת למכסה אדים או למפלט בניין משופשף. זה חיוני במיוחד אם הוואקום מנוצל על מערכת ניצול כימיקלים מאכלים או רעילים.
  4. בהתאם לניסוי ולהיקף הוואקום המעורב, יש להפעיל שומר או מחסום מגן בין המפעיל לכלי השיט תחת ואקום. אלה יכולים להיות אותו סוג של מחסומים המשמשים לבודד מפעילים מציוד בלחץ גבוה.

3. מלכודות

  1. השתמש תמיד במלכודת בין מקור הוואקום (המשאבה) לבין המנגנון המשתמש בוואקום. המלכודת מגנה על מקור הוואקום היקר מפני נזק במקרה של דליפות מקריות או זרימת חומר בחזרה לקו הוואקום.
  2. המלכודות גם מסייעות למנוע נפלט אדים/ריחות לתוך הפליטה של המשאבה.
  3. המלכודות בדרך כלל קריוסטאטאטות באמצעות קרח יבש או אמבטיות חנקן נוזלי. יש לנקוט משנה זהירות תוך ניצול טמפרטורות קריוגניות כאלה, ויש להשתמש ב- PPE תקין כדי להעביר את הקירור פנימה והחוצה של המלכודות.
  4. מאז השימוש בנוזלים קריוגניים (כלומר,חנקן נוזלי) למטרות קירור יכול להוביל לנזילה של חמצן, מערכות ואקום חייב להיות תחת ואקום לפני ובמהלך הפעולה. לאחר השגת רמת הוואקום הרצויה, ניתן למלא את ה- dewar המכיל את מלכודת השמן בחנקן נוזלי. לאחר השלמת הניסוי הדורש ואקום, בעודו תחת ואקום, הסר את בקבוקון Dewar ממלכודת מילוי החנקן הנוזלי, תן למלכודת להתחמם לטמפרטורת החדר, ולפתוח לאט את המערכת ללחץ אטמוספרי.
  5. הבקבוקונים של דיואר עצמם נמצאים תחת ואקום ויש לטפל בהם בזהירות מירבית מכיוון שהם יכולים לקרוס באופן מיידי. השתמש תמיד PPE מתאים בעת הובלה או עבודה עם בקבוקוני Dewar.

4. שורות בליד

  1. קווי הוואקום חייבים להיות דיממו לאט לפני התנתקות מהמלכודות וממקור הוואקום. שינוי פתאומי בלחץ מדגיש את החומרים ויכול לגרום לשברים ופיצוצים מוקדמים.

5. ציפוי כלי זכוכית

  1. כלי זכוכית הגדולים מ-250 מ"ל המשמשים לציוד ואקום חייבים להיות עטופים בנייר דבק, רשת או ציפוי פלסטיק כדי להפחית את הסיכוי להטסת פסולת, במקרה של פיצוץ. זה כולל מלכודות, dewars, מאידים סיבוביים, וכל כלי זכוכית אחרים נשמרים תחת ואקום.

Application and Summary

לפעולות הדורשות ואקום יש סיכונים מרובים הקשורים אליהם. קריסת כלי יכולה להוביל לזכוכית מעופפת וחומרים אחרים, לשחרור כימיקלים לסביבת העבודה, ופוטנציאל לאש עקב עיבוי חמצן נוזלי. יש להגדיר פעולות ואקום כראוי ולהפעילן רק לאחר שזוהו סיכונים פוטנציאליים והפחתתם כראוי.

References

  1. NRC (National Research Council). Prudent Practices in the Laboratory. Handling and Management of Chemical Hazards. National Academy Press: Washington, DC, 2011.
  2. Laboratory Vacuum Pump Buyers' Guide, 2012.

Tags

Vacuum based EquipmentVacuum PumpsLaboratory ProceduresFiltrationDryingDegassingEvaporative CoatingMass SpectrometryPump MaintenanceEquipment FailuresExplosionsChemical ReleasePump DesignsRotary vane PumpsOil sealed ExhaustVacuumsTorrSelf lubricatingOil ChangesWater Vapor CorrosionScroll PumpsEccentric Spiral ScrollsDry MechanismsDistillationWater Aspirator

Skip to...

0:00

Overview

0:43

Common Vacuum Pump Designs and Characteristics

2:58

Preliminary Safety Precautions

4:21

Safety During and After Vacuum Operation

5:56

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

הפעלה נכונה של ציוד מבוסס ואקום

Lab Safety

15.8K Views

article

ציוד מגן אישי מתאים

Lab Safety

232.5K Views

article

תחנות חירום לשטיפת עיניים ומקלחת

Lab Safety

82.2K Views

article

בטיחות חשמלית

Lab Safety

41.9K Views

article

עבודה עם צנטריפוגות

Lab Safety

95.5K Views

article

עבודה עם מקורות חמים וקרים

Lab Safety

41.4K Views

article

הנחיות במקרה חירום במעבדה

Lab Safety

181.0K Views

article

אחסון כימי: קטגוריות, סיכונים ותאימות

Lab Safety

108.3K Views

article

טיפול בטוח בחומצות מינרליות

Lab Safety

44.7K Views

article

טיפול בשפכים כימיים

Lab Safety

87.2K Views

article

שימוש נכון בקלאבים אוטומטיים

Lab Safety

87.2K Views

article

ברדסים אדים וארונות זרימה למינאר

Lab Safety

68.3K Views

article

טיפול בכימיקלים רגישים לאוויר ומים באמצעות קו שלנק

Lab Safety

21.8K Views

article

הפעלת תא הכפפות

Lab Safety

28.5K Views

article

הפעלת כלי כור בלחץ גבוה

Lab Safety

16.1K Views

See More

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved