Vacuum Pump & Gauge

Surface Physics Lab.

• Introduction

• What is the Vacuum ?

• Pressure & Gas Flow in the Vacuum

• A sort of Vacuum Pumps & Property

• About the Gauge

What is the Vacuum?

• 일 정 한 공 간 에 존 재 하 는 공 기 를 제 거 한 상 태 를 의미한다 .

• 왜 진공 상태가 필요한가 ?

Rough vacuum pump: 10-3~760 torr

High vacuum pump: 10-8~10-3 torr

Ultrahigh high vacuum pump: 10-12~10-8 torr

Pressure & Gas Flow in the Vacuum

P = F / A

Partial Pressure

• Pressure

• Gas Flow Viscous Flow

Molecular Flow

A sort of Vacuum Pumps & Property

Roughing PumpsRoughing Pumps

Rotary Vane, Oil-Sealed Mechanical Pump

진 공 system 용례

Rotary vane Pump

Mechanical Pump 의 기능 1) High Vacuum Pump 보조 2) 기체 압축 후 방출

Oil 증기압

Sorption Pump

sorption pump 는 내 부 쪽 으 로 돌 출 된 Heat Transfer Fin 으 로 된 알류미늄 Body 를 가지고 있으며 , Molecular Sieve 로 채워져 있다 . -196℃ 까지 냉각시키기 위해 Pump 는 액체 질소 (LN2) 를 포함하고 있는 Dewar 속에 자리잡고 있다 .

1) Cryocondensation

2) Crysorption

How the pump works

Gases are trapped on cold surfaces in two ways

Cryocondensation is the trapping of gases that are condensable at liquid nitrogen temperature(-196 ). The cold tra℃pping surfaces in the pump are the molecular sieve material.

Crysorption is the trapping of gases not readily condensed or pumped at LN2 temperature. Cryosorbed gases are trapped in the pump’s molecular sieve material. The molecular sieve material is porous. Gases that are not readily condensed at LN2 temperature bounce around within the sieve, losing heat. They are finally trapped.

Venturi Pump

속도 증가 → 압력증가

Venturi Pump 는 Sorption Pump 의 역할의 일부를 부담한다 .

Pump 의 수증기 포화상태는 쉽게 일어나지 않는다 .

High Vacuum PumpsHigh Vacuum Pumps

Oil Diffusion Pump

Heating → Jet Assembly → Cryotrap → Foreline( 배출 )

Fractionation

Mechanical Cryopump

Components

기체헬륨 compressor,

Baffle Pump body, HV Valve

LN Cryotrap

Helium 압축 → Cold Head → 기체 Pumping

Cryocondensation & Cryosorption

Ultra-high Vacuum PumpUltra-high Vacuum Pump Titanium Sublimation Pump

Sublimation ( solid → gas )

Chemical Reaction

Titanium Hydride, Oxide, Nitride

SurfaceTemperature

H2 N2 O2 CO CO2 H2O

20 ℃ 20 30 60 60 50 20

-196℃ 65 65 70 70 60 90

Typical Pumping Speeds Per Square

Because the sticking coefficient

Vacuum System 용례

Ion Pump

collision between free electron

and neutron

Electronic Devices do not use

moving part and oil

How to work the Ion Pump Ion Pump Schematics and

Mechanism

About the Gauge

Bourdon Gauge

Typical Gauge Pressure Range

Thermocouple Gauge

Use rough vacuum range

TC gauge 는 온도 측정하여

압력으로 변화

Pirani Gauge

TC gauge 와 비슷하게 작동

Gauge 에서 온도변화가 Filament 의 저항변화를 일으킨다 .

Bridge Circuit 전류흐름변화를 측정

Ion Gauge

원자나 분자에 Energy 를 가하면 전자를 잃고 전하를 띄게 된다 . 이 전하를

띤 이온들이 다시 중성이 되기 위해 전자를 얻을 때 count 가 된다 .

Using the High Vacuum

Cold Cathode Gauge

전류의 흐름은 압력의 단위로 측정된다 .

Residual Nitrogen Analyzer

Residual Gas Analyzer

Cold Cathode Gauge

Prove the gas leak

진공 시스템에 있는 Total

Pressure 및 존재하는 각 가스 분압을 측정