안녕하세요. 오늘은 화학적으로 활성된 고체 표면에 기체 분자가 흡착되는 Getter 작용을 이용한 저장식 진공 펌프인 Getter Pump에 대해 살펴보겠습니다. 연속 또는 간헐적으로 활성면을 만들어서 배기 작업을 행하는 증발식 Getter Pump(Sublimation Pump 또는 Titan Grtter Pump라고 불립니다)와 적정 온도로 가열된 활성 금속조 내의 확산에 의해 표면에 새로운 활성면을 유지하도록 한 비증발식 Getter Pump(Valve Getter Pump)가 있습니다. 고진공,초고진공 영역에 사용 가능한 Getter 재료에는 하기와 같습니다.
- 잔류 가스에 대하여 화학적으로 활성화되어 발생한 화합물이 화학적으로 안정하고 증기압이 낮아야 합니다.
- Getter재료의 증발에 따라 안정된 증착막을 만들 수 있어야 합니다.
- 산화에 강해야 합니다.
- 고순도이며 재료 중 가스 함유량이 낮아야 합니다.
- 예비 가열 시 증기압이 낮아야 합니다.
- 수명이 길로 경년(경시) 변화게 없어야 합니다.
목차
● Getter Pump의 배기 기구 및 능력
● Getter Pump 의 구조와 사용능력 주의 사항
Getter Pump 의 배기 기구 및 능력
활성 가스는 반드시 Ti와 충돌하여 일정 비율로 배기됩니다( 충돌한 기체 분자가 100% 배기되는 것이 아니라 벽의 온도나 가스의 종류 등에 따라 다른 부착 확률에 준하여 일정 비율이 배기됩니다. 항상 단원자층을 유지한 만큼의 Ti량을 증발시키는 것이 가장 효과적이라고 말할 수 있습니다. 입사 기체 분자수가 많은 저진공 영역에서는 Ti의 증발량을 증가시키고 입사 기체 분자수가 적은 진공 영역이 되는 것에는 Ti 증발량이 적은 것이 좋다는 것을 알 수 있습니다. 배기속도를 결정하는 인자로는 활성한 Ti면에 잔류 Gas에 대한 부착확률 K가 있습니다. 자세한 사항은 다음에 표를 그려 좀 더 자세하게 설명해 보도록 하겠습니다.
Getter Pump의 구조와 사용능력 주의 사항
장기간 안정한 Getter 작용을 유지하기 위하여 Ti와 다른 고융점 합금 형태로 하여 Filament재로 사용하고 있습니다. 이러한 예로 6개의 Filament가 장착되어 있어 배기속도가 저하(또는 수명)되면 순차적으로 Filament를 변경하여 사용합니다. 배기는 Filament를 통전, 가열시켜 Ti을 증발(승화된 부분도 포함) 시켜 주위의 벽에 신선한 Ti 표면을 형성시키는 것으로 진해합니다 적정한 Ti 증발량을 유지하는 방법으로서 투입전력 Level을 바꾸거나 통전 시간, 정지 시간을 간헐적으로 설정하여 증발시킵니다. Filament는 Ti의 증발에 따라 선경이 얇아지고 최종적으로는 일부가 타서 단선됩니다. 또한 동일 투입전력에서 Ti 원자의 증발량도 서서히 감소하여 배기 능력도 저하됩니다.
Titan Grtter Pump는 필라멘트를 통전 가열하여 Ti재를 증발시키는 펌프이기 때문에 하기와 같이 주의가 필요합니다.
- 배기 성능을 확보하기 위하여 진공 챔버에 대해 큰 Conductance를 얻을 수 있는 장소에 부착합니다(차폐된 영역에 부착함녀 배기 성능이 제한됩니다.)
- Ti이 증발하면 곤란한 부분 (예를 들면 동시 부착이 많은 스퍼터 이온 펌프)에 대해서는 Ti이 증발하지 않도록 차폐판을 부착합니다.
- 복수의 필라멘트가 부착된 펌프를 사용할 경우에는 대기 개방 뒤 최초에 모든 필라멘트에 대하여 순차적으로 통전 가열하고 가스 제거를 진행한 후, 임의로 1줄을 선택하여 펌프로 사용합니다 수명이 다 되어 필라멘트를 전환하여 사용할 경우에도 모든 필라멘트에 대하여 동일한 가스 제거 작업을 진행합니다.
오늘은 Getter Pump의 배기 기구 및 능력 구조, 사용상 주의 등에 대해 살펴보았습니다. 다음 시간에는 큰 표면적을 가진 다공질 물질의 흡착 작용을 이용한 축장식 Sorption Pump에 대해 알아보고 구조 및 사용방법, 사용상의 주의 대책까지 전체적으로 공부해 보겠습니다.