KR100213976B1 - 진공용기로부터 수소를 배기하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

러핑 진공펌프와 터보분자펌프를 이용하여 진공용기로부터 수소를 배기하기 위한 방법과 장치.
진공용기로부터 수소를 배기하는 동안, 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 물질이 배기시스템내로 도입된다. 이 물질은 수소와 반응하여 수소를 고분자량의 다른 성분으로 전환시켜, 진공 배기시스템의 수소 배기 능력이 향상된다.

Description

진공용기로부터 수소를 배기하는 방법 및 장치
제1도 및 제2도는 본 발명에 따른 배기장치의 실시예를 나타내는 다이어그램이다.
본 발명은 일반적으로 진공용기의 배기에 관한 것으로서, 특히 진공용기로부터 수소를 효과적으로 배기하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
고진공이나 초고진공의 정도로 진공용기를 비우기 위해, 종래에는 터보분자펌프가 사용되었다. 그러나, 이런 형태의 펌프는 수소같이 비교적 분자량이 작은 가벼운 기체에 대한 배기능력이 불충분하기 때문에 수소같은 가벼운 가스를 진공용기에서 충분히 배기할 수 없다는 결점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 높은 수준의 진공이 되도록 진공용기의 내부를 비우기 위해, 수소를 진공배기 시스템으로부터 배기하는 방법과 장치를 제공함으로써, 상기 결점을 제거하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적인 상기 목적을 만족하는 동시에, 간단한 구조로 저진공 범위뿐만아니라 고진공 범위에서도 쉽게 수소를 배기할 수 있는 방법과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 목적을 만족하는 동시에, 하나 또는 복수개의 터보분자 펌프를 구비하는 종래의 진공배기 시스템에도 적용이 가능한 배기 방법과 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 러핑 진공펌프와 터보분자 펌프를 이용하여 진공용기에서 수소를 배기하는 단계를 포함하여 이루어지며, 진공용기로부터 수소를 배기하는 동안에 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 물질을 배기 시스템내로 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 방법이 제공된다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 진공용기를 배기하는 러핑 진공펌프와 터보분자 펌프를 포함하여 이루어지고, 진공용기와 러핑 진공펌프사이의 배기 시스템에, 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 물질을 도입하기 위한 유입구가 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 러핑펌프와 터보분자 펌프를 이용하여 진공용기로부터 수소를 배기하는 단계를 포함하여 이루어지며, 진공용기로부터 수소 가스를 배기하는 동안에, 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 물질을 배기 시스템내로 도입하는 한편, 수소와의 반응을 촉진시키기위해 이러한 물질을 여기시키거나 이온화하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다. 한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기장치는 진공용기를 비우기 위한 러핑 진공펌프와 터보분자 펌프를 포함하여 이루어지며, 진공용기와 러핑 진공펌프사이의 배기 시스템에는 수소와 양호한 반응도를 나타내는 물질을 도입하기 위한 유입구와 이러한 물질을 여기 또는 이온화하는 수단이 ,함께 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 물질을 여기 또는 이온화하기 위한 수단은, 마이크로파의 인가; 열에너지의 부가; 자외선이나 레이저 방사선의 조사; 전자빔이나 대전입자의 조사 전리파(ionizing wave) 또는 원자빔의 조사; 자기장 또는 전기장의 인가; 플라즈마의 발생; 열선원이나 히터의 부과; 탄성파 부여; 촉매와 같은 반응 촉진 물질의 충전 중의 하나 이상의 수단으로 구성된다.
본 발명에 있어, 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 물질은 이러한 특성을 나타내는 어떠한 물질이라도 좋다. 그러나, 이러한 물질은 기체 상태로 배기 시스템에 도입되기 때문에 할로겐, 오존 등과 같이 쉽게 기체화될 수 있는 물질 또는 가스인 것이 바람직하다. 사용되는 물질이 액체나 고체 상태의 것인 경우에는, 압력저하 또는 온도 증가와 같은 방법으로 이러한 물질을 기체화 하는 기체화실이 진공 배기 시스템에 마련된 상기 물질의 유입구 앞에 마련된다.
수소와 반응하기 위한 기체화된 물질을 진공 배기 시스템내로 도입하기 위하여, 유입구는 터보분자 펌프의 흡기구측, 내부 또는 배기구측에 하나 이상의 위치에 마련된다. 본 발명에서는 하나 또는 복수개의 터보분자 펌프가 사용될 수 있다. 복수개의 펌프가 사용되는 경우에는, 상기 물질을 여기 또는 이온화하기 위한 반응실이 터보분자 펌프들 사이에 배치될 수 있고, 상기 물질의 도입을 위한 유입구는 반응실을 포함하여 터보분자 펌프에 하나 또는 수개의 위치에 마련된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서, 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 물질은 수소와의 반응을 신속하게 일으키게 하기 위하여 진공 배기 시스템으로의 도입전에 이러한 물질을 여기 또는 이온화하기 위한 수단을 마련하거나, 또는 터보분자 펌프들 사이에 마련된 반응실에서 여기되거나 이온화되어야 한다.
본 발명의 방법과 장치에 따르면, 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 물질이 진공 배기 시스템의 경로에 도입되고 그 안에서 수소와 반응하여 고분자량의 다른 성분으로 전환됨으로써, 진공 배기 시스템의 수소 배기 능력이 향상된다.
예를 들어, 염소 또는 불소 등의 할로겐 가스는 수소와 양호한 반응도를 나타낸다. 그래서 염소와 수소를 반응시키면 분자량이 수소 H2(2)의 약 18배인 염화수소 HCI(36.5)를 형성한다. 이 경우, 터보분자 펌프의 염화수소에 대한 압축비는 수소에 대한 압축비의 약 9배 (계산값)이기 때문에, 수소배기능력이 향상된다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적 및 다른 목적, 그리고 특징 및 이점은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하는, 첨부도면을 참조하여 취해진 다음 설명으로부터 명확해진다.
[실시예 1]
제1도는 본 발명에 따른 배기장치의 실시예를 나타내는 다이어그램이다. 제1도에서, 진공용기(A)는 러핑 진공펌프(C)에 의해 비워지고, 그후 터보분자 펌프(B)에 의해 고진공으로 비워진다. 본 발명에 따르면, 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 반응물이 배기 동작 동안에 배기장치내로 도입된다. 반응물이 기체가 아닌 경우에는, 기체화실(D)에서 기체화되고 여기실(E1)에서 여기되어, 터보분자 펌프(B)와 터보분자 펌프의 흡기구 및 배기구(G1,G3)에 각각 도입된다. 염소가 반응물로서 사용된 일례에 대해 설명한다. 여기실(E1)이 진공 배기 시스템 외부에 배치된 경우에는, 염소기체는 먼저 여기실(E1)로 도입된다. 이 때, 염소는 통상의 온도와 압력하에서 기체 상태이기 때문에 기체화실(D)은 필요하지 않다. 여기실(E1)내의 압력을 약 1Torr로 유지하고, 여기실(E1)내로 마이크로파를 도입하여 플라즈마 상태로 만들므로써, 다음 반응:
Figure kpo00002
이 일어나고 염소 라디칼이 생성된다. 이러한 염소 라디칼은 상기 유입구를 통해 진공 배기 시스템내에 도입되고, 진공 배기 시스템내에서 다음 반응을 일으킨다.
Figure kpo00003
[실시예 2]
제2도는 본 발명에 따른 배기장치의 다른 실시예를 나타내는 다이어그램이다. 제2도에서는 2개의 터보분자 펌프(B1, B2)가 직렬로 배치되고, 이들 사이에 반응실(E2)이 마련된다. 반응물은 이 반응실에서 여기된다. 이 반응실(E2)에서, 예를 들어, 석영으로 만들어진 광전송창(light-transmitting window)을 통해 자외선이 조사된다.
이 장치에서, 반응물은 기체화실(D)에서 기체화 되어 터보분자 펌프(B1)의 흡기구(G1)와 내부, 반응실(E2) 그리고 터보분자펌프(B2)의 배기구(G3)에 도입되어, 수소와 반응한다.
이 경우에, 염소가 반응물로서 도입되고 광 전송창을 통해 반응실(E2)에서 자외선 방사가 실행되면, 다음 반응이 발생된다.
Figure kpo00004
이리하여 염소라디칼이 생성된다. 결과적으로, 상기 식(2)의 반응이 진공 배기 시스템내에서 일어나고 염화수소가 생성된다.
이리하여, 염화수소는 상술한 바와 같이, 고분자량 즉 36.5이기 때문에 터보분자펌프에 의해 즉시 배기된다.
따라서, 본 발명에 따른 방법과 장치를 이용하면, 종래의 터보분자펌프로 수행하기는 매우 어려웠던 고진공하에서 수소 배기를 쉽게할 수 있고, 예를 들어, 10-10Torr이하의 압력 범위(초고진공)에 신속하게 도달할 수 있다. 또한 저진공 범위에서도, 일반적인 터보분자펌프에 의해 이제까지 배기될 수 없었던 상당량의 수소를 배기할 수 있게 한다.

Claims (26)

  1. 러핑 진공펌프와 터보분자펌프를 이용하여 진공용기로부터 수소를 배기하는 방법에 있어서, 상기 진공용기로부터 수소를 배기하는 동안, 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 물질을 배기시스템내로 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 배기방법.
  2. 러핑 진공펌프와 터보분자펌프를 이용하여 진공용기로부터 수소를 배기하는 방법에 있어서, 상기 진공용기로부터 수소를 배기하는 동안, 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 물질을 배기시스템내로 도입하고, 수소와 상기 물질의 반응을 촉진하기 위해 상기 물질을 여기 또는 이온화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 배기방법.
  3. 제2항에 있어서, 수소에 대해 양호한 반응도를 가진 물질의 여기 또는 이온화는, 마이크로파의 인가; 열에너지의 부가; 자외선이나 레이저 방사선의 조사; 전자빔이나 대전입자의 조사; 전리파 또는 원자빔의 조사; 자기장이나 전기장의 인가; 플라즈마의 발생; 열선원이나 히터의 부과; 탄성파의 부여; 촉매등 반응촉진 물질 충전 중 어느 하나 이상의 수단에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 수소 배기방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 물질은 할로겐이나 오존 같이 쉽게 기체화되는 물질 또는 가스인 것을 특징으로 하는 수소 배기방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가스가 염소 또는 불소인 것을 특징으로 하는 수소 배기방법.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 물질의 여기 또는 이온화는 상기 배기 시스템으로 상기 물질이 도입되기 이전에 실행되는 것을 특징으로 하는 수소 배기방법.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 물질의 여기 또는 이온화는 상기 배기 시스템에 마련된 반응실에서 실행되는 것을 특징으로 하는 수소 배기방법.
  8. 진공용기에 연결된 터보분자펌프와 러핑 진공펌프를 포함하여 이루어지며 진공용기로부터 수소를 배기하는 장치에 있어서, 상기 진공용기와 있기 러핑 진공펌프 사이의 배기 시스템에, 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 물질의 도입을 위한 유입구가 마련되는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  9. 진공용기에 연결된 터보분자펌프와 러핑 진공펌프를 포함하여 이루어지며, 진공용기로부터 수소를 배기하는 장치에 있어서, 상기 진공용기와 상기 러핑 진공펌프 사이의 배기 시스템에는, 수소에 대해 양호한 반응도를 나타내는 물질의 도입을 위한 유입구와, 상기 물질을 여기 또는 이온화하는 수단이 함께 마련되는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  10. 제9항에 있어서, 수소에 대해 양호한 반응도를 가진 물질을 여기 또는 이온화하는 상기 수단으로서는, 마이크로파의 인가; 열에너지의 부가; 자외선이나 레이저 방사선의 조사; 전자빔이나 대전입자의 조사; 전리파 또는 원자빔의 조사; 자기장이나 전기장의 인가; 플라즈마의 발생; 열선원이나 히터의 부과; 탄성파 부여; 촉매와 같은 반응촉진 물질의 충전중의 어느 하나 이상의 수단이 채택되는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 물질은 할로겐이나 오존과 같이 쉽게 기체화될 수 있는 물질 또는 가스인 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 가스는 염소 또는 불소인 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 장치는 상기 배기시스템내로 상기 물질이 도입되기 이전에 상기 물질을 기체화하기 위한 기체화실을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 장치는 하나의 터보분자펌프와, 상기 터보붑자펌프에 연결되어 상기 물질의 여기 또는 이온화를 실행하는 반응실을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 유입구는 상기 터보분자펌프의 내부, 상기 터보분자펌프의 흡기구 및 배기구에 마련되는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  16. 제8항에 있어서, 상기 장치는, 복수개의 터보분자펌프와, 상기 터보분자펌프들사이에 연결되어 상기 물질의 여기 또는 이온화를 실행하는 반응실을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 유입구는 상기 터보펌프의 내부, 상기 터보펌프의 흡기구와 배기구 및 상기 반응실에 마련되는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  18. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 물질은 할로겐이나 오존과 같이 쉽게 기체화될 수 있는 물질 또는 가스인 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 가스는 염소 또는 불소인 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  20. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 장치는 상기 배기시스템내로 상기 물질이 도입되기 이전에 상기 물질을 기체화하기 위한 기체화실을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  21. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 장치는 하나의 터보분자펌프와, 상기 터보분자펌프에 연결되어 상기 물질의 여기 또는 이온화를 실행하는 반응실을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 유입구는 상기 터보분자펌프의 내부, 상기 터보분자펌프의 흡기구 및 배기구에 마련되는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  23. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 장치는, 복수개의 터보분자펌프와, 상기 터보분자펌프들사이에 연결되어 상기 물질의 여기 또는 이온화를 실행하는 반응실을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 유입구는 상기 터보펌프의 내부, 상기 터보펌프의 흡기구와 배기구 및 상기 반응실에 마련되는 것을 특징으로 하는 수소 배기장치.
  25. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 물질은 할로겐이나 오존 같이 쉽게 기체화되는 물질 또는 가스인 것을 특징으로 하는 수소 배기방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 가스가 염소 또는 불소인 것을 특징으로 하는 수소 배기방법.
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