진공 기술

표면처리기초[진공에대하여] 표면처리기초[진공에대하여] 진공기술 1. 압력 측정 2. 열 전대진공계 3. 진공 용기 내에서의 기체분자의 고체표면 으로의 충돌 4. 확산펌프 5. 전리진공계 토리첼리 진공 토리첼리진공대기압수은 토리첼리의 진공을 나타내는 수은주 * 진공도 단위 . 760 mmHg = 760 Torr . 760Torr x 10 -6 = 0.76 x 10-3 Torr = 0.76 mTorr ( 10-3 = m) 진공기술에 사용하는 압력 단위의 환산 . 1 N/m2 = 1 Pa(SI 단위) . 1 Pa = 0.0075 Torr . 1 Torr = 1 mmHg . 1 기압(atm) = 760 Torr . = 1.013 x 105 Pa . → 1 Torr = 133 Pa . 1 Torr = abt 100 Pa 진공의 측정 . 1. 진공계의 종류 . 1) 압력을 직접측정 . -. 액주형 기압계 . -. 맥라우드 진공계 . -. 다이아프램 진공계 . 2) 기체의 열 특성을 이용 . -. THERMOCOUPLE 진공계 . -. 피라니 진공계 . 3) 기체의 이온을 이용 . -. 열 음극 이온게이지 (hot cathode ion gauge) . -. Bayard-Alpert 게이지 . -. Penning 게이지 . -. 마그네트론 게이지 (magnetron gauge) . → 진공 영역에 따라 2~3개의 게이지를 병용해 사용해야 함 . 진공계 종류별 사용범위 Torr 10-14 10-13 10-1210 -11 10-10 10-910-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1100 101 102 103 104 U-tube Bourdon gauge thermistor thermocouple diaphragm gauge Pirani gauge Mcleod gauge Penning gauge Hot filament ionization gauge Cold cathode discharge gauge Torr10-14 10-1310-12 10-1110-1010-9 10-8 10-710-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 103 104 Convectron gauge (대류 게이지 ) Convectron gauge (대류 게이지 ) : 저 진공 영역 게이지 , 열 손실 센서로 대류열의 변화 감지 ( ~ 10-3 까지 측정 ) Convectron gauge (대류 게이지 ) 열전대접합부 열전대 110v ( 교류) 변압기 히터 외벽 절연기판 진공계로의 접속부 히터 전류제어 1. 필라민트에 전류를 보냄 → 저항 ↑ 2. 필라민트 온도 ↑ (전압 일정히 유지 ) → 전류 ↓ 2. 외부공기에 의해 필라민트 온도↓ → 전류 ↑ 3. 진공이 되어 외부공기 옅어짐 → 저항↑ , 전류 ↓ 4. 즉, 필라민트에 일정전압을 가함 → 필라민트 전류측정 → 주변 공기입자 수 측정가능 → 압력 측정가능 . IONIZATION 진공계 구성도 나선형 코일 GRID 진공용기로 유리외벽 탈가스용 전 원 콜렉터 에밋션 제어회로 콜렉터 전 원 GRID 전압 전 원 에미션 전류미터 -30 V 필라민트 +150 V 필라민트 전 원 1. 3극관 진공계 : 캐소드(필라멘트), 콜렉터, 그리드로 구 성 2. 필라멘트 → 전자 방출 그리드 → +전위 줌(전자모임) 콜렉터 → -전위 줌 (이온모임) 3. 필라멘트에서 나온 전자 → 그리드(+극) 로 이동(이동 시 진동 되풀이함) 4. 이동 시 진공중의 기체분자와 충돌함. → 기체분자가 전자와 이온으로 분리 → 이온이 콜렉터(-극)로 모여 전류가 흐 름. → 전류치 측정하여 진공도 측정. 5. 즉, 그리드 +전위 일정히 유지 : 콜렉터로 모이는 이온수 = 진공중에 남 아 있는 분자수와 비례 ++ + + + + __ _ _ _ _ _ _ . Ionization gauge (전리 진공계 ) Ionization gauge (전리게이지) : 고·초고진공 영역 게이지 . 기체를 이온화 하여 양이온이 된 기체 분자의 개수를 이온 전류로써 측정 . 이온 전류가 기체 분자 밀 도에 비례함을 이용하여 압력 측정 . (10-3 ~10-10 까지 측정 ) 확산 펌프의 구성도 제1노즐제2노즐제3노즐 확산펌프 작동원리 . 1. 히터에서 오일증기가 상승하여 . 노즐로 초음속으로 분출 . . 2. 분별증류(fractionation): 증기압이 . 낮은 오일은 바깥쪽 , 높은 오일은 . 안쪽에서 기화한다 . . 3. 이 오일증기가 주변 기체분자들을 . 아래쪽으로 이동시켜 배기 . 4. 벽을 친 오일증기는 응축되어 . 아래로 흘러 다시 boiler 로 간다 . . 5. 확산펌프는 기계적 펌프가 대부분의 . 공기를 제거한 후 10-3 Torr 에서 작동 <오일확산펌프 시스템 > 여러가지 진공펌프의 작업 가능 압력 휘트스톤 브릿지와 압력 Indicating 시스템 V(전원) p Rc Ra Rd G 휘트스톤브릿지Rb q 신호처리부아날로그게이지Rb V(전원) p q RaRc Rd ☞ p점과 q점의 전위차 (Vp-Vq) 에 해당하는 만큼 게이지에 전리진공계(센서) 전류가 흐른다 . if) Ra X Rb = Rc X Rd ☞ 전리진공계의 콜랙터에 흐르는 전류량이 진공도에 따라 p점과 q점의 전위가 같아서 전류가 흐르지 않는다 . 변하므로 즉 , 저항값이 달라지므로 p와 q점 사이에 전위차가 생기게 된다 . 그 전위차에 의한 전류값을 진공값으로 변환한다 .