高真空、超高真空、極高真空：基礎
高真空（HV）、超高真空（UHV）、および極高真空（XHV）の達成と作業に関連する課題の理解に至るには、各種真空レベル間の違い（分子レベル）を調べることが唯一のスタートポイントです。
粗真空および中真空の場合、気体の主な発生源は、「バルク」またはオリジナルのガスですが、HVおよびUHVのガス負荷は、表面ガス脱離によるアウトガスに支配されます。XHV では、主な負荷は、チャンバーの壁面およびその他の材料からのガス透過によるものです。
高真空、超高真空、および極高真空の定義とは?
XHVの圧力範囲は通常10-12 mbar以下、UHVは10-7～10-12 mbar、HVは10-7 mbarと10-3 mbarの間と定義されています。XHV は、静止衛星が経験する外宇宙と、UHVは高エネルギー物理学および原子力研究と、HVは 産業および 研究用途と結びつけられています。
予想されるとおり、真空レベルへの到達方法、ポンプのセットアップ、安全装置、測定方法、リーク検知など、真空における要素と問題を定義し、管理するための確立された基準、規則、およびプロトコルは、すべて徹底的に再調査し、頻繁に再設計する必要があります。
HV、UHV、およびXHV条件での作業の重要な考慮事項
HV、UHV、およびXHV条件での作業については、使用材料を含むシステム設計に関連して重要な考慮事項が複数あります。
さらに、システム/チャンバー表面の状態も重要であり、以下の方法で最適化できます。
- チャンバー内側表面の面積の最小化
- 溶接はすべて内側から実施
- 脱離速度/ガス放出速度が低い素材を使用
- 材料の適切な前処理（例：電気研磨）
- 内部の隙間や逃げ場のない体積（打撃による見えない穴など）がないことを確認する
- シール、フィードスルーなどの数を減らす
- 金属シールの採用
システムの前処理は重要であり、高温への加熱（「ベーキング」と呼ばれる）、指紋による油分の付着を防止するパウダーフリーのラテックス手袋を使用した慎重な取り扱い、炭化水素や充填物などの汚染物質（化学的なものおよび物理的なもの）を除去するための徹底した清掃が含まれます。
HV、UHV、およびXHVを生成するために使用できるポンプタイプとは?
HV、UHV、およびXHVの真空レベルへの効果的で効率的な到達は、メインポンプに充填するフォアポンプの使用なくしては望めません。フォアポンプ（「バッキングポンプ」とも呼ばれます）は、HV、UHV、およびXHVポンプの安全で効率的かつ効果的な動作のために必要なレベルまで圧力を下げます。ただし、各種タイプの真空ポンプをペアリングして最適な性能の組み合わせを発見することは簡単ではありません。あらゆる用途、イベント、要件を同時にカバーする既製のポンプシステムはありません。考慮すべき重要な要因と影響が無数にあるためです。
どのポンプ（フォアとメインの両方）を選択するかは、騒音/振動、費用（初期および継続）、汚染許容度、設置面積、メンテナンススケジュール、衝撃耐性など、さまざまな要因によって異なります。ただし、理想的なHV、UHV、またはXHVポンプは1つだけではありません。各タイプにはそれぞれ独自の長所と短所があります。
高真空、超高真空、および極高真空の測定方法とは?
HV、UHV、およびXHVの圧力測定については、先述のアウトガス効果のため、従来の圧力計/真空計は不適切です。そのため、代わりに電離真空計が使用されます。これは、ガスを電離させて、その比率から粒子数密度を測定するもので、冷陰極電離真空計と熱陰極電離真空計の2種類があります。
高真空、超高真空、および極高真空でのリーク検知
どのような真空装置やシステムでも絶対真空に達することはありませんが、実際には絶対真空の必要はありません。真空コンテナ内の必要な動作圧力、ガスバランス、および到達圧力が甚だしい影響を受けないように、リーク率を十分に低くする必要があるというのが単純な事実です。HVS、XHV、UHVに関しては、主な懸念の原因は、小さなリークであり、唯一の信頼できる方法は、10-7 mbar未満の小さなリークを検知することです。l/s は、ヘリウムリークディテクター（HLD）を使用したものです。
10-12 mbarに相当するリークの直径。l/s（1 Åに相当）は、ヘリウム分子の直径に等しく、これが検知可能なリーク率の最小値です。このヘリウムとの関連性が、最も正確かつ迅速なリーク検知方法の1つであるヘリウムをトレーサーガスとして使用し、また分析/測定に質量分析計を使用する理由のひとつです。
高真空、超高真空、極高真空：基礎
当社のEブックをダウンロードして、高真空、超高真空、極高真空の達成と作業に関連する課題と、考慮すべき点を理解しましょう。
