KR100318898B1 - 가스의 이온화에 의한 배출로 진공화하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기장 에너지를 이용하여 가스를 진공챔버에서 배출하는 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 전기적 혹은 전자기적으로 진공펌프의 내부에 있는 가스를 이온화시키면서 직접 가스배출구 방향으로 몰아내게 하여 챔버내부를 진공화하는 방법이다.

챔버내부를 진공화하는 방법으로는 일정 공간내의 가스를 연속적으로 반복하여 밖으로 밀어내는 방법을 사용하는 펌프(로터리 펌프와 루트 펌프)와 가스에 운동량을 전달시켜 배출시키는 펌프(확산펌프와 터보펌프) 등이 있다. 본 발명에 의한 배기원리는 전기적 혹은 전자기적으로 진공펌프 내부 가스를 이온화시키면서, 전극판의 구조를 경사지게 하여 가스가 직접 가스배출구 방향으로 향하게 하는 방법과 이온화된 가스를 그리드를 이용하여 전기장으로 가속시켜 가스배출구 방향으로 몰아내는 두 가지 방법이 있다.

Description

가스의 이온화에 의한 배출로 진공화하는 방법{Vacuum pumping method by gas ionization}

본 발명은 전기장 에너지를 이용하여 가스를 진공챔버에서 배출시켜 진공화하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기적 혹은 전자기적으로 진공펌프 내부가스를 이온화시키면서 직접 배출구방향으로 향하게 함으로써 챔버 내부를 진공화하는 방법이다.

가스를 챔버 밖으로 배출시키는 방법을 사용하는 펌프 중에서 일정 공간내의 가스를 연속적으로 반복하여 밖으로 밀어내는 방법을 사용하는 펌프(로터리 펌프와 루트 펌프)와 가스에 운동량을 전달시켜 배출시키는 펌프(확산펌프와 터보펌프)가 있다. 여기에서 확산펌프는 오일종류를 한쪽 방향으로 운동시키고 오일의 운동량을 가스에 전달하여 가스를 배출구 방향으로 내몰아 배출시키는 방법이며, 터보펌프는 칼날같은 날개를 고속회전시켜 그 운동량을 가스에 전달하여 배출구 방향으로 내몰아 배출시키는 방법이다. 그러나, 이들 진공화 방법은 확산펌프의 경우 오일을 사용하기 때문에 대상물이 오일에 오염될 수 있는 단점이 있고, 터보펌프의 경우는 고가의 정밀기계부품이 사용되며 고속회전하기 때문에 수명이 짧다는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 가스에 운동량을 전달하여 챔버에서 가스를 배출시킴으로써 진공화하는 것을 발명의 목적으로 하여 기존의 기계적 방법으로 운동량을 전달시키는 방법과는 달리 전기적 혹은 전자기적 방전 방법으로 펌프 내부 가스에 운동량을 전달하여 가스를 챔버 밖으로 배출하는데 특징이 있다.

도 1은 이건발명의 제 1의 방법에 의한 진공화 방법으로 진공펌프내 가스를 이온화시키면서 동시에 가스의 운동량 방향이 가스배출구 방향으로 향하게 한 진공펌프의 개념도

도 2는 이건발명의 제 2의 방법에 의한 진공화 방법으로 1차로 가스를 이온화시키고 난 뒤 2차로 그리드를 이용하여 전기장을 인가해 가스의 운동량 방향이 가스배출구 방향으로 향하게 한 진공펌프의 개념도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 20 : 챔버내부 11A, 11B, 21A, 21B : 영구자석

12 : 제 1방법의 챔버 22 : 제 2방법의 챔버

13A, 13B, 23A, 23B : 전극판 14, 24 : 가스배출구

15, 25 : 가스운동방향 26 : 자장

27 : 그리드

본 발명은 가스를 이온화시켜 운동량을 전달함으로써 챔버에서 가스를 배출하는 방법으로서 이에는 전극구조를 가스배출구(14) 방향으로 향하게 하여 가스를 배출하는 방법과 그리드(27)를 이용하여 가스를 배출하는 방법의 2가지 방법이 있다.

첫 번째 방법은 챔버내부(10)의 전극판에서 방전하여 전자를 방출하면 전자는 가스분자(N ₂,O ₂등)와 충돌하여 가스분자를 구성하는 원자의 바깥궤도의 전자가 떨어져 나감으로써 (+)이온(Ion)으로 되는데, 이를 (+),(-)전극이 고정되는 직류(DC)전기를 부여하였을 경우로 설명하면 (-)전극판(13B)으로부터 방출된 전자에 의하여 이온(Ion)화된 가스는 (+)전극판(13A)의 반발과 (-)전극판(13B)의 인력으로 (-)전극판(13B)으로 끌려 운동량이 증가하면서 (-)전극판(13B)에 충돌하고 그 전극판 방향이 도 1과 같이 가스배출구(14) 방향으로 경사지게 하여 충돌과 동시 (-)전극판(13B)으로부터 전자를 받아 중성화된 가스분자는 가스배출구(14) 방향으로 반사되어 나가게 된다.

또한, 챔버(12)의 양측에 영구자석(11A, 11B)을 설치, 자장을 부여하여 전압을 인가하면 페닝방전이 일어나는데 방전되어 나온 전자가 나선형으로 회전하면서 나아가게 되어 챔버내부(10)의 가스분자와 충돌하는 횟수가 증가되고 이온화 효과가 높아져 가스의 배출을 극대화시킬 수도 있다.

두 번째 방법은 챔버(22) 양측에 영구자석(21A, 21B)이 설치되어 자장(26)이부여된 챔버내부(20)에서 페닝방전을 시켜 가스를 이온화 하는데, 이를 전극이 바뀌는 교류(AC)전기를 부여하였을 경우로 설명하면 (-)전극판(23B 또는 23A)에서 방출된 전자가 맞은편의 (+)전극판(23A 또는 23B)으로 회전하면서 나아가다가 가스분자에 충돌하여 가스를 (+)이온(Ion)화 한다. 이온화된 가스는 챔버내부(20)에서 운동을 하다가 그리드(27)의 (+)극의 격자내 공간으로 들어오게 되면 그리드(27)의 (-)극으로 끌려 운동량이 증가되면서 가스운동방향(25)이 그리드(27)의 (+)극에서 (-)극으로 가속화되어, 즉 그리드(27)는 이온총의 역할을 하여 가스분자를 빠른 속도로 가스배출구(24)밖으로 나아가게 하는데, 그리드(27)에 부여되는 가속 전압(인가되는 전기장)은 조절가능하여 필요에 따라 가스의 운동량을 크게 할 수 있다.

제 1방법과 제 2방법에서 사용되는 전기는 첫 번째 방법에서 설명한 바와같이 직류(DC)전기를 사용하여 전극판의 (+)전극, (-)전극이 고정될 수 있지만, 두 번째 방법에서 설명한 바와같이 교류(AC)전기에 의하여 전극이 바뀌게 할 수 있다.

미설명 부호 15는 가스운동방향이다.

전기적 혹은 전자기적 방전방법으로 펌프 내부 가스에 운동량을 전달하여 챔버내부를 진공화시킴으로 오일이 없어 오염의 염려가 없으면서 비교적 저가의 진공펌프가 실현가능하다. 특히, 그리드를 이용하여 전기장 인가에 의한 이온화된 가스에 운동량을 전달하는 방법은 그리드에 부여되는 가속전압이 조절가능하기 때문에 터보펌프보다 훨씬 큰 운동량으로 배출시킬 수 있어 상대적으로 배기속도가 큰 진공펌프를 만들 수 있다.

Claims (3)

1. 가스를 진공챔버 밖으로 배출시키는 방법에 있어서, 전극판으로 방전시켜 전기장 또는 페닝방전을 위한 자기장이 부여된 전자기장에서 이온화된 가스에 운동량을 전달하여 챔버의 가스배출구 방향으로 가스를 배출시키는 것을 특징으로 한 가스의 이온화에 의한 배출로 진공화하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 이온화된 가스에 운동량을 전달하여 챔버(12)의 가스배출구(14)방향으로 배출시킬 수 있도록 전극판(13A, 13B)을 경사지게 설치하는 것을 특징으로 하는 가스의 이온화에 의한 배출로 진공화하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 이온화된 가스에 운동량을 전달하여 챔버(22)의 가스배출구(24)방향으로 배출시킬 수 있도록 챔버내에 그리드(27)를 설치하여 전기장을 인가함으로써 가속전압을 부여하는 것을 특징으로 하는 가스의 이온화에 의한 배출로 진공화하는 방법.