ปั๊มสุญญากาศ (Vacuum Pump) เป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบสุญญากาศระดับสูงยิ่งยวด (Ultra-High Vacuum: UHV) สำหรับเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน SPS-II โดยมีหน้าที่กำจัดและลดปริมาณโมเลกุลของก๊าซที่หลงเหลืออยู่ภายในระบบ เพื่อให้สามารถรักษาระดับความดันสุญญากาศที่เหมาะสมต่อการเดินทางของลำอิเล็กตรอน และช่วยให้ระบบเครื่องเร่งอนุภาคสามารถทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพ

เพื่อเพิ่มขีดความสามารถด้านเทคโนโลยีสุญญากาศภายในประเทศ โครงการจึงได้พัฒนาต้นแบบ NEG–Ion Combination Pump ซึ่งเป็นการผสานหลักการทำงานของ Non-Evaporable Getter (NEG) Pump และ Ion Pump ไว้ในระบบเดียวกัน โดยอาศัยข้อได้เปรียบของปั๊มทั้งสองชนิดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความครอบคลุมในการกำจัดก๊าซที่ตกค้างภายในระบบ ทั้งก๊าซที่ทำปฏิกิริยา (Active Gas) และก๊าซเฉื่อย (Inert Gas)

ต้นแบบปั๊มได้รับการออกแบบให้มีโครงสร้างกะทัดรัด ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว และเหมาะสำหรับติดตั้งในระบบ UHV ของเครื่องเร่งอนุภาค ซึ่งต้องการความน่าเชื่อถือสูง การบำรุงรักษาต่ำ และสามารถรักษาระดับสุญญากาศได้อย่างต่อเนื่อง

NEG Pump ทำงานโดยใช้วัสดุ Getter ที่มีคุณสมบัติในการดูดจับโมเลกุลของก๊าซด้วยกระบวนการทางเคมีบนพื้นผิววัสดุ จึงมีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดก๊าซที่ทำปฏิกิริยา และเหมาะสำหรับการสร้างและรักษาสภาวะสุญญากาศระดับ UHV

จุดเด่นของ NEG Pump

• มีความเร็วในการดูดจับก๊าซ (Pumping Speed) สูง โดยเฉพาะก๊าซที่ทำปฏิกิริยา
• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว จึงมีความน่าเชื่อถือสูงและเหมาะกับระบบที่ต้องการเสถียรภาพในการทำงาน
• มีโครงสร้างกะทัดรัด น้ำหนักเบา และสามารถติดตั้งใกล้บริเวณที่ต้องการสูบก๊าซได้
• มีประสิทธิภาพสูงในการดูดจับก๊าซ เช่น ไฮโดรเจน (H₂), คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO), คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และก๊าซที่ทำปฏิกิริยาอื่น ๆ
• ไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้าในการสูบก๊าซระหว่างการทำงานปกติ หลังจากวัสดุ Getter ผ่านกระบวนการ Activate แล้ว
• สามารถช่วยลดความดันสุญญากาศเข้าสู่ระดับ UHV ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Ion Pump ใช้กระบวนการไอออไนซ์โมเลกุลของก๊าซภายใต้สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก จากนั้นก๊าซที่ถูกไอออไนซ์จะถูกเร่งเข้าสู่พื้นผิวของวัสดุภายในปั๊ม ทำให้เกิดการฝังหรือการดูดจับก๊าซและช่วยลดความดันภายในระบบ

Ion Pump มีบทบาทสำคัญในการรักษาสภาวะ UHV โดยเฉพาะในระบบที่ต้องการการทำงานต่อเนื่องและมีความเสถียรสูง เช่น ระบบสุญญากาศของเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน

จุดเด่นของ Ion Pump

• มีประสิทธิภาพในการดูดจับก๊าซที่ NEG Pump ดูดจับได้ไม่ดี โดยเฉพาะก๊าซเฉื่อย เช่น ฮีเลียม (He), นีออน (Ne) และอาร์กอน (Ar)
• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว จึงมีความน่าเชื่อถือสูงและเหมาะสำหรับการใช้งานระยะยาว
• สามารถทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาระดับสุญญากาศ UHV
• มีการใช้พลังงานไฟฟ้าในระดับที่เหมาะสมสำหรับการทำงานต่อเนื่อง
• สามารถติดตั้งร่วมกับระบบ UHV และทำงานเป็นส่วนหนึ่งของระบบสุญญากาศแบบกระจายตามตำแหน่งต่าง ๆ ของเครื่องเร่งอนุภาคได้

การพัฒนา NEG–Ion Combination Pump มีแนวคิดสำคัญในการใช้ข้อได้เปรียบของปั๊มทั้งสองประเภทให้สามารถทำงานเสริมกัน โดย NEG Pump ทำหน้าที่หลักในการดูดจับก๊าซที่ทำปฏิกิริยา ขณะที่ Ion Pump ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดก๊าซที่ NEG Pump มีประสิทธิภาพต่ำกว่า โดยเฉพาะก๊าซเฉื่อย

การผสานเทคโนโลยีทั้งสองจึงช่วยเพิ่มความสามารถในการสูบก๊าซของระบบให้ครอบคลุมองค์ประกอบของก๊าซตกค้างได้มากขึ้น ส่งผลให้สามารถสร้างและรักษาระดับสุญญากาศ UHV ได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพ เหมาะสมกับข้อกำหนดของระบบสุญญากาศสำหรับเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน SPS-II