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파이퍼 베큠의 내부 실험 연구는 초고진공(UHV) 시스템의 펌프다운에 대한 혁신적인 접근 방식을 제시합니다.

적어도 일선 과학 연구에서는 아무것도 때로는 모든 것이 될 수 없는 것 같습니다. 초고진공(10−7mbar(hPa)부터 10−12mbar까지의 압력 범위로 정의되는 “무”)이 좋은 예입니다. UHV는 입자 가속기 및 중력파 탐지기부터 냉원자 물리학 실험 및 주사력 현미경에 이르기까지 모든 방식의 기초 연구 활동에 배포되는 일련의 지원 기술을 가리키는 포괄적인 용어입니다. 동시에 UHV 조건은 과학자들이 광자, 전자 또는 이온을 사용하여 원치 않는 흡착물이 없는 화학적으로 깨끗한 샘플 표면을 조사할 수 있도록 보장합니다. -빔 에피택시 및 펄스 레이저 증착.

이러한 모든 응용 분야의 공통점은 필연적으로 극한의 UHV 환경을 정기적으로 제공하고 유지하기 위해 진공 시스템 설계에 대한 전체적인 접근 방식이 필요하다는 것입니다. 간단히 말해서, 전체 진공 시스템은 진공 챔버, 펌프, 압력 게이지, 연결, 누출 감지 및 소프트웨어 제어가 모두 통합된 UHV 인프라의 일부로 최적화되도록 여러 좌표를 따라 계획하고 구성해야 합니다. 분리된 구성요소로 취급됩니다.

불행하게도 말처럼 쉽지는 않습니다. 좀 더 자세히 살펴보면 진공 최종 사용자가 UHV 시스템의 핵심 빌딩 블록을 지정할 때 기술 옵션이 부족하지 않다는 사실이 분명합니다. 모든 옵션에는 장단점이 있습니다. 아마도 가장 근본적으로 최적의 펌핑 설정을 선택하는 것은 자본/운영 비용, 에너지 소비, 크기 및 설치 공간, 유지 관리 간격 및 환경 영향(소음/진동)을 평가해야 하기 때문에 간단하지 않습니다.

UHV를 생성하는 데 사용되는 메인 펌프(이온 게터 펌프 대 티타늄 승화 펌프 대 터보분자 펌프 대 크라이오펌프)와 백킹 펌프(다이어프램 펌프 또는 로터리 베인 펌프 또는 다단계 루츠 펌프)의 이상적인 조합에 관한 선택의 다양성으로 인해 이 그림은 더욱 복잡해집니다. 조건 – 어떤 경우에는 진공 챔버의 신속한 진공 배기를 통해, 다른 경우에는 남아 있는 가스 종의 흡착을 통해.

이제 독일의 특수 진공 시스템 및 부품 제조업체인 파이퍼 베큠의 R&D 팀은 다양한 UHV 연구 응용 분야를 위한 더 간단하고 경제적인 펌핑 설정 방법을 제시하는 내부 연구 결과를 발표했습니다. 소규모 표면 과학 실험실이나 대규모 과학 시설의 가속기 단지에서. 간단히 말해서, 파이퍼 베큠 과학자들은 높은 압축비 터보 펌프(이 경우 공급업체의 HiPace 300 H)를 적절한 펌프와 결합하여 낮은 UHV 조건(10-11mbar 정도)을 일상적으로 생성할 수 있음을 보여주었습니다. 건식 배압 펌프. 획기적인 발전의 핵심은 UHV 체제로 감소하는 동안 진공 챔버에서 지배적인 잔류 가스 종(주로 수소)을 제거하는 효과적인 방법을 찾는 것입니다.

Pfeiffer Vacuum의 시장 부문 R&D 책임자인 Andreas Schopphoff는 "수소의 역류와 터보 펌프의 펌핑 방향은 매우 낮은 UHV 압력에 도달할 때 전통적으로 가장 큰 제한 요소였습니다."라고 설명합니다. "그래서 우리가 더 높은 압축비를 얻고 결과적으로 백스트리밍 효과를 줄이자마자 우리는 과거에 관리했던 것보다 훨씬 더 낮은 압력을 생성할 수 있습니다."

이러한 방식으로 높은 압축비 터보 펌프를 배치하는 것은 UHV 시스템 혁신을 위한 상생을 의미한다고 Schopphoff는 주장합니다. 가장 주목할 만한 점은 UHV 생성에 대한 기존 접근 방식(예: 터보 펌프와 함께 이온 게터 펌프를 사용하고 후자를 배압 펌프로 사용)과 비교할 때 초기 투자 및 소유 비용이 유리하다는 것입니다. 새로운 접근 방식은 구현, 현장 유지 관리 및 서비스 간격(일반적으로 4년 이상) 측면에서도 훨씬 간단합니다. Schopphoff는 “따라서 이것은 진공 상태를 유지하고 100% 신뢰할 수 있는 UHV 시스템을 원하는 과학 사용자에게 적합한 펌핑 설정입니다.”라고 설명합니다. "터보 펌프와 건식 배압 펌프를 구동하기 위한 단일 프로그래밍 가능 컨트롤러를 사용하여 모든 작업을 수행할 수 있는 하나의 스위치이기도 합니다."