| Item type |
学位論文 / Thesis or Dissertation(1) |
| 公開日 |
2010-02-22 |
| タイトル |
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タイトル |
非吸着性ガスの真空排気過程測定装置の開発 -超高純度窒素ガスと超高純度アルゴンガスの排気過程- |
| タイトル |
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タイトル |
Development of a system to study fast pump-down processes of inert gas -Pump-down curves with superpure nitrogen and argon- |
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言語 |
en |
| 言語 |
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言語 |
jpn |
| 資源タイプ |
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資源タイプ識別子 |
http://purl.org/coar/resource_type/c_46ec |
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資源タイプ |
thesis |
| 著者名 |
三木, 正晴
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| フリガナ |
ミキ, マサハル
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| 著者 |
MIKI, Masaharu
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| 学位授与機関 |
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学位授与機関名 |
総合研究大学院大学 |
| 学位名 |
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学位名 |
博士（学術） |
| 学位記番号 |
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内容記述タイプ |
Other |
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内容記述 |
総研大甲第97号 |
| 研究科 |
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値 |
数物科学研究科 |
| 専攻 |
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値 |
12 加速器科学専攻 |
| 学位授与年月日 |
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学位授与年月日 |
1994-09-20 |
| 学位授与年度 |
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値 |
1994 |
| 要旨 |
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内容記述タイプ |
Other |
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内容記述 |
近年､加速器分野や半導体製造装置分野で､超高真空を維持していたシステムを大気圧にした後､できるだけ速くそれをもとの超高真空状態に戻したいと言う要望が強い｡ここで排気時間を長くしている主因は､真空チャンパー表面に吸着している水と考えられているので､水分を含まないガスなら急速に排気できるはずである｡<br /> しかし､これまでの研究は吸着ガス(主に水)の真空排気過程への影響に関するものばかりで､逆にその基礎となる水分の影響をほぼ完全に除去した非吸着性ガス(超高純度窒素ガスや超高純度アルゴンガスなど)の排気過程を初期排気過程も含めて実測し議論したものは未だ存在しない｡<br /> そこで､水分の混入を極限まで防止することにより､非吸着性ガスの排気過程[exp(-Set/V)(Se:ポンプの有効排気速度､V:チャンバー体積､t:経過時間)に比例して圧力が下がると予想される排気過程]を大気圧からすくなくとも10-9 Torr レベルまで測定し､排気過程の高速化の基礎データを得ることを目的に本真空排気過程測定装置を開発した｡<br /> 非吸着性ガスの排気過程を10-9TOrrレペルまで測定するために以下の4点を中心に開発した｡<br />1)残留表面吸着ガスの極小化<br />クライオポンブ(主ポンプ)とチャンバーでメインシステムを構成し､チャンバー､クライオポンブの外筒､パルブなどの室温になる部分の表面処理をすべて内側から電子ピーム溶接した高純度アルミニウムのEX‐鏡面加工面にして､装置全体の最終到違可能ガス放出速度を10-14Torrp/scm2レペルとする｡<br />2)大気の極微小り一クによる水分流入1の極小化クライオポンプを全メタルシール方式とし､実質上メインシステムを大気(水分含有量約4.000ppm)の透過や漏れが無視できる完全閉鎖システムとする｡<br />3)排気中の真空ポンプからの水分逆流1の極小化<br />上記完全開鎖システムにできるだけ速やかに移行し､その間のチャンバーヘの水分の流入量を10p(大気圧)のガス換算で10ppb以下になるように､急速立ち上がり可能な一軸制御型磁気軸受方式のターポ分子ポンプを開発し､粗排気系の立ち上がり時問を実質上約40秒と極めて速くする｡<br />4)導入ガス中の含有水分1の極小化<br />チャンパーへの導入ガス(超高純度窒素ガスや超高純度アルゴンガスなど)の吸着ガス成分(主に水)を数ppb以下にする｡<br /> 上記性能の真空排気過程測定装置(システムヘの総水分流入量が10p(大気圧)のガス換算で約10ppb)の開発に成功し､非吸着性ガスの排気過程を残留ガス分析も含めて測定することにより､以下のことが判明した｡<br /> 1)従来から期侍されている通り非吸着性ガス(超高純度窒素ガスや超高純度アルゴンガスなど)は､exp(-Set/KV),K=1に比例して圧力が減少することを10-6Torrレペルまで実験で確認した｡<br /> システムへの給水分流入量から､10-9Toっrレペルまでexp(-Setl/KV),K=1に比例して圧力が減少するとの予想に反し､10-6Torrレペル以下ではK値が急激に増大する実験結果を得た原因をさらに追求した結果､<br /> 2)表面微細構遣内の滞留ガスの排気過程<br />10-6Torrレペル以下の排気過程は､流入水分量を極小にし､さらに非吸着性ガスの排気を極めて素早くおこなうことにより､従来は観測できなかった近似的に圧力がt-2に比例する表面微細構造内に滞留する非吸着性ガスの排気過程を初めて実測したものと簡単なモデルを用いて説明できた｡<br /> 3)急速排気装置としての性能<br />超高速純度窒素ガス(水分含有量数ppb以下)をチャンバー内に大気圧まで導入することにより､排気体積約10pの真空チャンバーを有効排気速度2.8p/s(N2)の油回転ポンプと48p/s(N2)のターボ分子ポンプと150p/s(N2)のクライオポンプで<br /> 760Torrより､<br /> 8xl0-6Torrまで 43秒<br /> 1x10-8Torrまで 150秒<br /> 1x10-10Torrまで 1x104秒(2.8時間)<br /> で到違した｡<br /> 以上の結果から､大気圧からの排気過程を高速化するためには､表面に微細構造が存在することを考慮して､チャンパー最表面はもちろんのこと表面微細構造内部にも水分が吸着しないように､非吸着性ガス(水分含有量10ppb以下)をまず導入してチャンパー内を微細構造内部も含めて大気圧にすることが肝要である｡なぜなら､微細構造内部に吸着性ガスが一端侵入するとその除去は容易でないためである｡さらに､表面微細構造内部に滞留する非吸着性ガスも問題になる場合は､表面にできるだけ微細構造を作らない表面処理方法や溶接方法の研究があらたに必要になってくると言える｡<br /> 最後に､本開発装置の改良案の提案をした｡<br /> また付録で､本開発装置とその測定結果の応用(加速器や半導体製造装置用の排気システム､表面ガス放出研究用の実験装置など)や表面微細構造も含めた表面の吸着水に関する考察について述べた｡ |
| 所蔵 |
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値 |
有 |
| フォーマット |
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内容記述タイプ |
Other |
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内容記述 |
application/pdf |
要旨・審査要旨 / Abstract, Screening Result (304.8 kB)
