고진공, 초고진공 및 극고진공: 기본
다양한 진공 수준 간의 차이점을 분자 수준에서 살펴봐야만 고진공(HV), 초고진공(UHV) 및 극고진공(XHV)을 달성하고 작업하는 것과 관련된 문제를 이해할 수 있습니다.
거친 진공 및 중간 진공에서는 가스의 주요 공급원이 “벌크” 또는 원래 존재하던 가스인 반면, HV 및 UHV에서는 표면 가스 탈착으로 인한 방출이 가스 부하를 주도하고, XHV에서는 챔버 벽 및 기타 재료에서 가스 투과가 주요 부하를 차지합니다.
고진공, 초고진공 및 극고진공의 정의는 무엇입니까?
XHV의 압력 범위는 일반적으로 1012mbar 이하로 정의되는 반면, UHV는 10-7~1012mbar, HV는 10-7~10-3mbar입니다. XHV는 지구 정지 궤도 위성의 형태로 우주 공간에서 발견되는 수준, UHV는 고에너지 물리학 및 핵 연구, HV는 산업 및 연구 응용 분야와 관련이 있습니다.
예상할 수 있듯이, 진공 수준을 얻는 방법, 펌프 설정, 안전 장치, 측정 방법, 누출 감지 등 진공 요소와 문제를 정의하고 관리하는 기존 규범, 규칙 및 프로토콜을 모두 철저히 재검토하고 수시로 재설계해야 합니다.
HV, UHV 및 XHV 조건에서의 작업 시 주요 고려 사항
HV, UHV 및 XHV 조건에서 작업할 때 고려해야 할 몇 가지 주요 사항은 사용되는 재료를 포함하여 시스템 설계와 관련이 있습니다.
또한 시스템/챔버 표면의 상태도 중요하며 다음과 같은 방법으로 최적화할 수 있습니다.
- 챔버 내부 표면적 최소화
- 내부에서만 용접
- 탈착/가스 방출 속도가 낮은 재료 사용
- 재료의 적절한 전처리(예: 전기 연마)
- 내부 간극이나 갇힌 볼륨(예: 탭핑된 블라인드 구멍) 없음
- 씰 수, 피드 스루 등의 수 감소
- 금속 씰 사용
시스템의 전처리는 중요하며 고온으로 가열(“베이킹”이라고 함), 지문 오염을 방지하기 위해 파우더 무함유 라텍스 장갑을 사용한 조심스러운 취급, 그리고 탄화수소, 충전재 및 기타 오염 물질(화학적 및 물리적)을 제거하기 위한 철저한 청소가 포함됩니다.
HV, UHV 및 XHV를 생성하는 데 사용할 수 있는 펌프 유형은 무엇입니까?
메인 펌프를 충전하는 포어 펌프를 사용해야만 HV, UHV 및 XHV 레벨을 효과적이고 효율적으로 얻을 수 있습니다. 포어 펌프(“배압 펌프”라고도 함)는 안전하고 효율적이며 효과적인 방식으로 작동하기 위해 HV, UHV 및 XHV 펌프가 대신할 수 있는 수준까지 압력을 낮춥니다. 그러나 최적의 성능을 위해 서로 다른 유형의 진공 펌프를 페어링하는 것은 간단하지 않습니다. 고려해야 할 중요 요소와 영향이 무수히 많기 때문에 모든 응용 분야, 상황 및 요구 사항을 동시에 충족하는 기성품 펌핑 시스템은 존재하지 않습니다.
어떤 펌프를 선택할지는 소음/진동, 비용(초기 및 지속적인 비용), 오염에 대한 내성, 설치 공간, 유지보수 일정, 충격에 대한 복원력 등 여러 가지 요인에 따라 결정됩니다. 그러나 이상적인 HV, UHV 또는 XHV 펌프는 단 하나도 없으며, 각 유형마다 장단점이 있습니다.
고진공, 초고진공 및 극고진공을 측정하는 방법은 무엇입니까?
HV, UHV 및 XHV의 압력을 측정할 때 기존의 압력/진공 게이지는 앞서 설명한 가스 배출 효과로 인해 적합하지 않습니다. 따라서 가스 이온화 확률을 이용하여 입자 수 밀도를 측정하는 이온화 게이지가 대신 사용됩니다. 냉음극 이온화 게이지와 고온 음극 이온화 게이지의 두 가지 유형이 있습니다.
고진공, 초고진공 및 극고진공에서 누출 감지
어떠한 진공 장치나 시스템도 절대적으로 진공 상태가 될 수 없으며 실제로 그럴 필요도 없습니다. 중요한 것은 필요한 작동 압력, 가스 균형 및 진공 용기 내의 최종 압력이 과도한 영향을 받지 않도록 누출 속도가 충분히 낮아야 한다는 것입니다. HV, XHV 및 UHV의 관점에서, 주요 문제는 작은 누출이며, 10-7mbar.l/s 미만의 누출을 감지하는 유일하고 확실한 방법은 헬륨 누출 감지기 (HLD)를 사용하는 것입니다.
누출 직경(10-12mbar.l/s, 1Å에 해당)은 헬륨 분자의 직경이며 검출할 수 있는 가장 작은 누출 속도입니다. 헬륨과의 이러한 연관성은 헬륨을 추적 가스로 사용하고 질량 분석기로 분석/측정하는 방법이 가장 정확하고 신속한 누출 탐지 방법 중 하나인 이유입니다.
고진공, 초고진공, 극고진공: 기본
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