KR20040073761A - 진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치 및 진공배기방법 - Google Patents

진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치 및 진공배기방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수개의 진공관이 장착되어 10-8torr까지 배기 할 수 있는 주 진공배기라인과 진공용기의 진공도를 10-8torr로 유지하면서 각각의 진공관을 재 장착하여 연속적인 작업이 가능하도록 하는 보조 진공배기라인이 각각의 진공관 진공배기라인과 독립적으로 연결되어 있어서 진공배기공정의 소요시간을 단축할 수 있도록 한 진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치 및 진공배기방법에 관한 것이다.
그리고 진공용기의 진공도가 10-8torr일 때 진공관의 진공도가 10-7torr로 되도록 진공용기에서 진공관까지 진공배기라인을 형성한다.
상기 진공관의 진공배기공정에서 H2O 및 O2의 부분압력과 총압력(Total pressure)의 시간에 대한 변화를 측정하여 진공배기공정을 정량화함으로써 재현성있는 진공배기공정 조건을 제공하도록 한다.

Description

진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치 및 진공배기방법{Do vacuum exhaust chapter for vacuum exhaust of vacuum tube and vacuum exhaust method}
본 발명은 진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치 및 진공배기방법에 관한 것으로, 특히 복수개의 진공관을 동시에 진공배기하는 작업이 연속해서 이루어 질 경우에도 진공용기의 10-8torr 초고진공상태를 계속 유지하면서 각각의 진공관을 재장착하여 연속적인 진공배기작업이 가능하도록 하여 진공공정의 소요시간을 단축시킬 수 있도록 한 진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치 및 진공배기방법에 관한 것이다.
일반적으로 현대에는 진공배기시스템은 요구되는 진공도 및 진공의 질이 높아질수록 설치비용이 기하 급수적으로 증가되기 때문에 얻고자하는 진공도와 진공의 질을 감안하여 경제성있는 진공배기시스템을 설치하고자 하는 연구가 수행되고 있다.
상기의 일반적인 진공배기시스템은 진공배기하고자 하는 용기에 직접 진공펌프를 장착하면서 보조펌프을 직렬로 연결하여 사용하였다.
그리고 진공용기 및 진공배기라인의 재료는 알류미늄, 스테인레스 스틸, 석영 또는 파이렉스가 주로 이용되고 있다.
진공도 10-3torr의 중, 저진공에 필요한 진공배기시스템은 부스터펌프와 로터리펌프가 직렬로 연결되어 챔버에 부착하거나 로터리펌프를 단독으로 챔버에 부착하여 사용하였다.
상기의 중, 저진공 측정에는 열전쌍게이지가 주로 이용된다.
진공도 10-4∼10-7torr의 고진공에 필요한 진공배기시스템은 액체질소 냉각트랩이 부착된 오일확산펌프 또는 터보분자펌프가 설치되고 보조펌프로서 로터리펌프와 같은 중, 저진공펌프가 직렬로 연결된다.
고진공 측정에는 페닝게이지 또는 이온게이지를 이용하고 열전쌍게이지를 로터리펌프 전단과 챔버에 부착하여 진공배기 초기의 중, 저진공 측정에 이용한다.
10-8∼10-11torr의 초고진공에 필요한 진공배기시스템은 크라이오펌프, 크라이오트랩 또는 이온펌프와 같은 내부포획펌프류와 터보분자펌프가 이용되고 터보분자펌프의 보조펌프로서는 로터리펌프와 같은 중, 저진공펌프가 직렬로 연결된다.
초고진공 측정에는 이온게이지를 챔버에 부착하여 측정하고 또한 열전쌍게이지를 로터리펌프 전단과 챔버에 부착하여 진공배기 초기의 중, 저진공 측정에 이용한다.
진공배기 공정에서 고진공배기 또는 초고진공배기를 목적으로 할 경우 진공용기 및 진공배기라인을 베이킹하여 진공배기하는 과정이 필요하게 된다. 진공용기를 베이킹하면 내부표면에 흡착되어 있거나 표면의 미세한 틈에 포획되어 있는 가스입자의 탈착 및 토출이 촉진되어 배기를 용이하게 하므로 목표한 진공도에 도달하는 시간을 단축할 수 있다. 진공용기 내부표면에서의 가스방출량을 감소시키기 위해 진공용기의 내부 표면은 미세한 틈이나 가스입자가 흡착할 수 있는 표면적을 줄이기 위해서 미시적으로 표면요철이 적은 거울면과 같은 상태로 가공된다.
진공의 질은 총압력을 나타내는 진공도 뿐만 아니라 잔여가스의 기체의 종류 및 그 구성비와 밀접한 관계가 있다. 그러므로 질량분석기는 고진공 또는 초고진공영역에서 잔여가스의 기체종류와 그 구성비 및 각 기체의 부분압력을 분석하여 진공의 질에 대한 정보를 주도록 한다.
고진공 또는 초고진공에서는 극히 미량일지라도 산소나 수분은 제품의 성능에 악영향을 미친다. 특히 수분의 물리적 흡착시간은 수 ms로서 불활성기체와 수소를 비롯한 기타 가스입자에 비해 대단히 길어서 진공공간 중에 오래 머물면서 복잡한 흡착양상을 연출하기 때문에 진공의 질을 떨어뜨리는 주원인을 제공한다.
진공용기내의 수분을 짧은 시간내에 배출하여 그 혼합비를 낮추기 위해서는 진공용기를 베이킹하여 수분의 물리적 흡착시간을 짧게 해주어야 한다. 수분탈착을 위한 진공용기의 베이킹은 일반적으로 150℃ 정도로 하지만, 진공시스템의 사양 및 목표로 하는 진공도에 따라서 베이킹 온도를 다르게 할 수 있다.
초고진공 또는 극초고진공배기를 목적으로 할 때 일반적인 진공배기공정의 순서는 1) 중, 저진공배기, 2) 고진공배기, 3) 진공용기 및 진공배기라인 베이킹 진공배기, 4) 가열된 진공용기가 냉각되기 전에 진공게이지와 같은 진공용기내의 각종발열소자 탈가스, 5) 베이스 진공배기의 과정들에 의하여 이루어진다.
진공용기내의 진공배기 정도는 펌핑능력이 일정한 진공펌프가 장착되더라도 진공용기 및 장착된 진공관의 용적, 내부구조, 가열온도, 내부표면상태의 조건 등에 따라 다르게 된다. 또한 진공용기의 형상 및 구조에 따라 기체분자가 이동하는 데 있어서 컨덕턴스 문제가 발생하여 진공라인 내부의 위치에 따라 진공도가 다르게 된다.
진공관의 진공배기에는 초고진공배기를 위한 진공배기시스템 및 초고진공배기공정이 요구된다.
그리고 진공관제조공정에서 진공배기공정은 진공관 제품의 질을 좌우하는 중요한 요소일 뿐만 아니라 제조공정 소요시간 면에서도 가장 긴 시간이 소요되므로 생산성을 높이는데 있어서도 매우 중요한 공정요소이다.
도 1은 진공관의 진공배기를 위한 종래의 일반적인 진공배기시스템을 도시한 것으로, 이를 이용할 경우 진공배기의 공정순서는,
1) 진공용기(1)에 진공관(9) 장착.
2) 로터리 펌프(6)를 이용하여 러핑라인 및 밸브(5)을 통한 진공배기. 이때에는 밸브(7)를 개방.
3) 주 배기펌프(3)를 이용한 진공용기(1) 및 진공관에 대한 초기진공배기. 이때에는 러핑라인 및 밸브(5)는 닫아주고, 포라인 및 밸브(4)와 게이트 밸브(2)는 개방.
4) 주 배기펌프(3)를 이용하여 진공용기(1)에 대해 베이킹 진공배기.
5) 주 배기펌프(3)를 이용하여 진공용기(1)에 대해 베이스 진공배기.
6) 주 배기펌프(3)를 이용하여 진공관(9)에 대해 베이킹 진공배기 및 베이스 진공배기.
7) 진공관(9)을 봉입하는 과정들에 의해 이루어진다.
연속적인 진공배기작업이 시행될 때는 진공관을 진공배기시스템에 재장착할 때마다 위의 전체 진공공정을 다시 반복하여야만 되는데, 진공의 질을 만족시키기 위해서는 각각의 진공공정에서 기본적으로 필요한 시간이 소요되어야 하므로 연속적인 진공배기작업에서 생산성을 높이기 위한 공정시간단축은 한계가 있다.
그러나 진공배기작업이 연속해서 이루어 질 경우에는 진공관이 재장착될 때마다 반복되는 전진공 공정에서 일부분의 공정을 처음상태로 재활용하여 반복되는 공정수를 줄이는 공정개선과 그에 따른 진공시스템의 개선이 이루어진다면 진공배기공정시간을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
진공의 질은 총압력을 나타내는 진공도와 잔여가스의 기체종류 및 그 구성비에 밀접한 관계가 있으므로 진공배기공정에서 진공의 질을 높이고 재현성있는 결과를 얻기 위해서는 진공배기하는 동안 진공관내의 진공도의 변화 및 봉입시의 진공도를 측정할 수 있어야 하며 주어진 진공도에서 진공의 질의 척도가 되는 H2O 및 O2의 부분압력을 측정하여 진공관의 배기공정 및 봉입시점에 대한 정량화를 하여야 한다.
이에 따라 본 발명은 복수개의 진공관을 동시에 진공배기하는 작업이 연속해서 이루어 질 경우에도 진공용기의 10-8torr 초고진공상태를 계속 유지하면서 각각의 진공관을 재장착하여 연속적인 진공배기작업이 가능하도록 하여 진공공정의 소요시간을 단축시킬 수 있도록 한 진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 진공관의 진공배기공정에서 H2O, O2의 부분압을 측정하여 진공배기공정을 정량화하여 재현성있는 진공배기공정 조건을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
그리고 본 발명은 진공용기의 진공도가 10-8torr일 때 진공관의 진공도가 10-7torr가 되도록 진공용기와 진공관사이의 진공배기라인을 설치하는 것을 또 다른목적으로 한다.
또한 본 발명은 진공배기하는 동안 진공관내의 진공도(총압력)의 변화 및 봉입시의 진공도를 측정하도록 한 진공관의 진공배기를 위한 진공배기방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치 및 배기방법은,
진공용기, 주 진공배기라인, 보조 진공배기라인, 진공관 진공배기라인 및 이온게이지 장착 진공배기라인으로 구성하되,
상기의 진공용기에는 중저진공 측정용 진공게이지, 고진공 및 초고진공 측정용 이온게이지, 잔여 가스종류 및 그 각각의 부분압을 측정하기 위한 질량분석기를 장착하면서 주 진공배기라인, 진공관 진공배기라인, 이온게이지 장착 진공배기라인들에 연결한다.
상기의 주 진공배기라인은 게이트밸브, 터보분자펌프, 포라인 및 밸브, 러핑라인 및 밸브 및 터보분자펌프의 보조펌프를 포함한다.
상기의 보조 진공배기라인은 진공관 진공배기라인 및 이와 동일한 복수개의 진공관 진공배기라인과 각각 연결되어 있으며 게이트밸브, 터보분자펌프, 포라인 및 밸브, 러핑라인 및 밸브, 터보분자펌프의 보조펌프, 보조 진공배기라인과 진공관 진공배기라인 사이를 개폐하는 보조 진공배기라인 밸브를 포함하며 연속진공배기작업시 진공관을 각각의 포트에 재장착하여 재장착된 진공관을 베이킹 진공배기 전단계까지 진공배기하도록 한다.
상기의 진공관 진공배기라인은 진공관 진공배기라인 밸브, 진공관 진공배기라인 배관, 진공관 장착포트를 포함하며 배기관이 부착된 진공관을 장착할 수 있다.
상기의 이온게이지장착 진공배기라인은 진공관 진공배기라인 밸브, 진공관 진공배기라인 배관, 이온게이지 장착포트를 포함하며 진공관의 진공도 측정용 이온게이지의 배기관이 부착된 진공관의 진공도 측정용 이온게이지를 장착하고 진공관을 베이스 진공배기할 때와 봉입시에 진공관내의 진공도를 측정할 때 이용하도록 구성함을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 진공관배기를 위한 전형적인 진공배기시스템의 개략도.
도 2는 본 발명에 의한 진공관배기를 위한 진공배기시스템의 개략도.
도 3는 총압력(Total pressure)과 H2O 및 O2부분압이 시간에 따라 변화하는 상태를 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
가 : 주 진공배기라인 나 : 보조 진공배기라인
다 : 진공관 진공배기라인 라 : 이온게이지장착 진공배기라인
11 : 진공용기 12 : 주 진공배기라인 게이트 밸브
13 : 주 진공배기라인 터보분자펌프
14 : 주 진공배기라인 포라인 및 밸브
15 : 주 진공배기라인 러핑라인 및 밸브
16 : 주 진공배기라인 터보분자펌프의 보조펌프(로터리펌프)
17 : 보조 진공배기라인 게이트 밸브
18 : 보조 진공배기라인 터보분자펌프
19 : 보조 진공배기라인의 포라인 및 밸브
20 : 보조 진공배기라인의 러핑라인 및 밸브
21 : 보조 진공배기라인 터보분자펌프의 보조펌프(로터리펌프)
22 : 보조 진공배기라인 밸브
23 : 진공관 진공배기라인 밸브
24 : 진공관 진공배기라인 배관
25 : 진공관 장착포트
26 : 진공관의 배기관
27 : 장착된 진공관
28 : 진공관의 진공도 측정용 이온게이지
29 : 진공관의 진공도 측정용 이온게이지의 배기관
30 : 진공용기의 진공도 측정용 이온게이지
도 2는 진공관의 진공배기를 위한 장치로서 진공용기(11), 주 진공배기라인(가), 보조 진공배기라인(나), 진공관 진공배기라인(다) 및 이온게이지 장착 진공배기라인(라)으로 구성된 전체의 개략적인 구도를 나타낸 것이다.
상기의 진공용기(11)에는 중저진공 측정용 진공게이지(32), 고진공 및 초고진공 측정용 이온게이지(30), 잔여 가스종류 및 그 각각의 부분압을 측정하기 위한 질량분석기(34)가 장착되어 있고 주 진공배기라인(가), 진공관 진공배기라인(다), 이온게이지 장착 진공배기라인(라)이 연결되어 있다.
상기의 주 진공배기라인(가)은 게이트밸브(12), 터보분자펌프(13), 포라인 및 밸브(14), 러핑라인 및 밸브(15), 터보분자펌프의 보조펌프(16)를 포함한다.
상기의 주 진공배기라인은 진공용기(11) 및 진공관(27)의 베이스 진공배기에이용되고 진공용기(11)의 진공도는 10-8torr, 봉입시 진공관의 진공도는 10-7torr가 유지되도록 한다.
상기의 보조 진공배기라인(나)은 진공관 진공배기라인(다) 및 이와 동일한 복수개의 진공관 진공배기라인과 각각 연결되어 있으며 게이트밸브(17), 터보분자펌프(18), 포라인 및 밸브(19), 러핑라인 및 밸브(20), 터보분자펌프의 보조펌프(21), 보조 진공배기라인과 진공관 진공배기라인 사이를 개폐하는 보조 진공배기라인 밸브(22)를 포함하며 연속진공배기작업시 진공관을 각각의 포트에 재장착하여 재장착된 진공관을 베이킹 진공배기 전단계까지 진공배기하는데 이용된다.
이어서 보조 진공배기라인 밸브(22)를 닫고 진공관 진공배기라인 밸브(23)를 열어 초고진공상태(10-8torr)를 유지하고 있는 진공용기(11) 및 주 진공배기라인(가)을 통해 진공관 베이킹 및 베이스 진공배기가 진행된다.
진공관 진공배기라인(다)은 도2에서 진공용기와의 사이를 개폐하는 진공관 진공배기라인 밸브(23), 진공관 진공배기라인 배관(24), 진공관 장착포트(25)를 포함하며 진공관의 배기관(26)이 부착된 진공관(27)을 장착할 수 있다.
상기의 이온게이지장착 진공배기라인(라)은 진공용기(11)와 진공관의 진공도 측정용 이온게이지(28) 사이를 개폐하는 진공관 진공배기라인 밸브(23), 진공관 진공배기라인(다)의 배관과 동일한 진공관 진공배기라인 배관(24), 진공관 진공배기라인(다)의 진공관 장착포트(25)와 동일한 이온게이지 장착포트(25a)를 포함하며 진공관의 진공도 측정용 이온게이지(28)가 부착된 진공관의 진공도 측정용 이온게이지의 배기관(29)을 장착하고 진공관을 베이스 진공배기할 때와 봉입시에 진공관내의 진공도를 측정할 때 이용한다.
여기서 31은 보조 진공배기라인의 진공도 측정용 이온게이지이고, 33은 러핑라인의 저진공 측정용 진공게이지이며, 35는 N2개스 밴트밸브를 나타낸다.
진공관을 처음 장착했을 때 본 발명에 의한 진공시스템에서의 진공배기공정순서는 다음과 같다.
* 제1 진공배기공정 : 진공관을 처음 장착할 때의 진공배기공정순서
초기에는 보조 진공배기라인 밸브(22)는 닫힌 상태이고 진공관 진공배기라인 밸브(23)는 개방한 상태이다.
1) 진공관(27) 장착
2) 로터리 펌프(16)를 이용하여 주 진공배기라인의 러핑라인 및 밸브(15)를 통한 진공배기(진공용기의 진공도 : ∼10-3torr)
3) 터보분자펌프(13)를 이용한 진공용기(11) 및 진공관의 초기진공배기(진공용기의 진공도는 ∼10-7torr, 주 진공배기라인의 러핑라인 및 밸브(15)는 닫고 포라인 및 밸브(14)와 게이트 밸브(12)는 개방함)
4) 터보분자펌프(13)를 이용한 진공용기(11)의 베이킹 진공배기(∼10-7torr).
5) 터보분자펌프(13)를 이용한 진공용기(11)의 베이스 진공배기(∼10-8torr).
6) 터보분자펌프(13)를 이용한 진공관(27)의 베이킹 진공배기 및 베이스 진공배기(진공용기 11의 진공도는 ∼10-8torr).
7) 진공관(27)의 봉입
상기의 제1 진공배기공정에 나타낸 순서는 종래의 진공관배기를 위한 진공배기시스템에서의 진공배기공정순서와 동일하다.
그러나 진공공정시간을 단축할 수 있도록 개선된 본 발명에 의한 진공시스템을 이용하면 진공관 재장착시 진공용기의 초고진공상태가 계속유지 될 수 있으므로 진공배기공정이 연속해서 이루어 질 경우에 진공관이 재장착될 때마다 반복되는 상기의 전체 진공공정에서 일부분의 진공공정을 재활용할 수 있다.
상기의 제1 진공배기공정 순서에서 2) ∼ 5)번 공정은 진공용기를 초고진공상태로 하기 위한 진공배기공정이고, 6)번 공정은 진공관 봉입을 위한 진공배기공정으로서 진공공정소요시간의 대부분을 차지한다. 따라서 연속적인 진공배기공정이 이루어 질 경우에 진공관 재장착시 진공용기가 초고진공상태 (∼10-8torr)로 유지 될 수 있다면 상기의 공정순서에서 2) ∼ 5)번의 공정을 재활용할 수 있으므로 진공공정소요시간을 줄여 생산성을 높일 수 있다.
처음 장착한 진공관의 진공배기공정이 끝나고 진공관이 재장착되어 진공배기공정을 연속해서 수행하고자 할 경우, 도 2에 도시한 본 발명에 의한 진공시스템을 이용할 경우의 진공배기공정은 다음과 같다.
* 제2 진공배기공정 : 진공관 재장착시 진공배기공정순서
진공관 진공배기라인 밸브(23)는 닫고, 보조 진공배기라인 밸브(22)는 개방한 상태이고 진공용기(11)는 ∼10-8torr의 진공도가 유지된 상태이다.
1) 진공관(27)의 재장착
2) 보조 진공배기라인의 로터리펌프(21)를 이용하여 러핑라인 및 밸브(20)를 통한 진공배기. 이때 보조 진공배기라인 러핑라인 밸브(20)는 열리고 포라인밸브(19)와 게이트 밸브(17)는 닫은 상태.
3) 터보분자펌프(18)를 이용한 보조 진공배기라인 및 진공관(27)의 진공배기. 이때 보조진공배기라인 진공도는∼10-6torr, 보조 진공배기라인(나)의 러핑라인 및 밸브(20)는 닫히고 포라인 및 밸브(19)와 게이트 밸브(17)는 개방한 상태.
4) 주진공배기라인의 터보분자펌프(13)를 이용한 진공관(27)의 베이킹 진공배기 및 베이스 진공배기. 이때 진공용기 진공도는 ∼10-8torr, 보조 진공배기라인 밸브(22)는 닫고 진공관 진공배기라인 밸브(23)는 개방한 상태.
5) 진공관(27)을 봉입
상기 제1 진공배기공정의 2)∼5) 번 공정에 대해서 제2 진공배기공정의 2)∼3)번 공정이 대응되나 제1 진공배기공정의 2)∼5) 번은 용적이 큰 진공용기를 초고진공상태(∼10-8torr)로 배기하기 위한 공정인데 비해 제2 진공배기공정의 2)∼3) 번은 용적이 적은 진공라인을 고진공 공상태(∼10-6torr)로 배기하기 위한 공정으로서 제1 진공배기공정의 2)∼5)번보다 짧은 시간에 수행할 수 있다.
제1 진공배기공정의 6)번 공정에 대해서 제2 진공배기공정의 4)번 공정이 대응되는데 수행시간은 대등하게 소요된다. 따라서 연속적으로 진공배기작업이 진행 되어야 할 경우에 재장착되는 진공관에 대해서는 제2 진공배기공정의 순서로 수행하여 진공공정소요시간을 단축할 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 H2O, O2의 부분압이 진공의 질의 척도가 되므로 이들의 부분압을 시간에 따라 측정하는 것은 진공배기공정의 정량화에 있어서 중요한 요소이다. H2O 및 O2의 부분압측정은 질량분석기(34)를 이용한다.
도 3은 진공관을 베이킹하는 동안의 총압력과 H2O 및 O2부분압의 시간변화에 대한 도표이다.
진공관을 베이킹하는 동안 H2O 및 O2부분압은 시간에 따라 천천히 감소하며 일정시간 후에는 각각의 부분압이 거의 일정한 량을 유지하게 되는데 부분압이 거의 일정한 량을 유지하기 시작하는 시점(도 3의 tf)에서는 총압력도 일정하게 유지되는 시점이므로 이 시점을 진공관 베이킹 완료시각(tf)으로 설정한다.
상기의 부분압이 일정하게 유지되는 시점(tf)에서 베이킹 전원을 단절시키면 총압력과 H2O 및 O2의 부분압이 다시 감소하다가 거의 일정한 량을 유지하기 시작하는데 이 시점을 진공관 봉입시각(ts)으로 설정한다.
상기의 총압력과 H2O 및 O2의 부분압의 시간변화는 진공배기시스템의 사양, 진공용기 및 진공관의 용적과 내부 표면상태, 베이킹 온도조건에 따라서 다르나 그 변화패턴은 동일하다. 따라서 동일한 진공배기장치를 이용하여 동일한 진공관제품에 대해서 진공배기작업을 할 때는 한번 설정된 ti, tf, ts를 반복되는 진공배기작업에서 정량화된 진공배기조건으로 활용한다. 도 3의 도표는 본 발명에 의한 진공배기장치를 이용해서 얻은 결과이며 이와 같은 결과는 제1 진공배기공정에서는 6)∼7) 번 공정이 진행되는 동안 나타나고 제2 진공배기공정에서는 4)∼5) 번 공정이 진행되는 동안 나타난다. 제1 진공배기공정의 4)번 공정에서도 총압력과 H2O 및 O2의 부분압의 시간변화를 측정하는데 이는 진공용기의 베이스진공조건을 설정하기 위한 것이다.
진공시스템에서의 진공라인의 형상 및 구조에 따른 컨덕턴스 때문에 진공용기의 진공도와 진공관내의 진공도가 다르다. 따라서 도 1에 도시한 것과 같은 종래의 진공시스템에서는 진공배기하는 동안 진공관내의 진공도를 직접 측정하는 것이 불가능하지만, 본 발명에서는 진공배기하는 동안 진공관내의 진공도의 변화 및 봉입시의 진공도를 측정하기 위해 도 2에 도시한 것과 같이 진공관의 위치에 이온게이지를 장착하여 진공배기하는 동안 진공관의 진공도를 측정할 수 있도록 하였다.
상기의 진공관이 장착된 진공배기라인(다)과 이온게이지가 장착된 진공배기라인(라)은 그 재질과 구조가 동일하며 진공관의 배기관(26)과 진공관의 진공도 측정용 이온게이지의 배기관(29)도 그 재질(파이렉스)과 구조가 동일하다. 엑스선관을 비롯한 진공관은 일반적으로 ∼10-7torr에서 봉입되므로 본 발명에서는 진공용기의 진공도가 ∼10-8torr일 때 진공관의 진공도가 ∼10-7torr 이상이 되도록 진공관 진공배기라인 배관(24)의 구경 및 길이를 결정하였다. 이들 진공도는 진공용기를 베이스진공도에 도달시킨 후(진공관 진공배기라인 밸브(23)는 열리고 보조 진공배기라인 밸브(22)는 닫힌 상태), 진공용기에 장착된 이온게이지(30)가 지시하는 진공도와 진공배기라인(라)에 장착된 진공관의 진공도 측정용 이온게이지(28)가 지시하는 진공도를 측정하여 확인한다.
본 발명에서 진공용기의 형상은 원통형인데 여기에 설치되는 진공관 진공배기라인은 이온게이지가 장착된 진공배기라인을 제외하고도 복수개가 되므로 그 좌우길이는 컨덕턴스 문제가 배기에 영향을 거의 주지 않도록 즉, 진공용기의 내부에서의 위치에 따른 진공도의 차이가 거의 없도록 원통지름의 4배 이하(L≤4d, L : 진공용기 좌우길이, d : 진공용기 직경)로 한다.
따라서 본 발명의 진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치 및 진공배기방법에 의하여서는,
1) 복수개의 진공관이 장착되어 진공배기 작업이 연속적으로 이루어질 경우 각각의 진공관을 재장착하더라도 주챔버의 진공도를 ∼10-8torr로 유지할 수 있기 때문에 진공배기 공정시간을 단축시켜 생산성을 높일 수 있다.
2) 진공용기와 이온게이지 사이의 진공배기라인 즉, 이온게이지장착 진공배기라인(라)의 배관구조를 진공용기의 이온게이지(30)의 진공도가 ∼10-8torr일 때 이온게이지장착 진공배기라인(라)에 장착된 진공관의 진공도 측정용 이온게이지(28)의 진공도가 ∼10-7torr가 되도록 구성하였고 진공관의 진공배기라인(다)을 이온게이지장착 진공배기라인(라)과 동일한 재질 및 구조로 진공배기라인을 구성하였기 때문에 이온게이지장착 진공배기라인(라)에 장착된 이온게이지를 통하여 진공배기하는 동안 진공관내의 진공도변화와 봉입시의 진공도(∼10-7torr 이상)를 확인할 수 있다.
3) 진공관의 진공배기공정에서 총압력과 H2O 및 O2의 부분압을 측정하여 진공배기공정을 정량화하고 재현성있는 조건을 제공하므로서 진공배기공정소요시간을 단축하여 생산성을 높이면서 진공의 질을 더욱 향상시킬 수 있는 등의 이점이 있는 것이다

Claims (9)

  1. 진공용기(11)에 주 진공배기라인(가)과 보조 진공배기라인(나)과 진공관 진공배기라인(다) 및 이온게이지 장착 진공배기라인(라)을 각각 결합하여 구성한 것을 특징으로 하는 진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기의 진공용기(11)괴 보조 진공배기라인(나)과 진공관 진공배기라인(다)의 사이에 보조 진공배기라인 밸브(22)를 결합하여 진공배기장치에서 연속적으로 진공배기작업이 진행될 때 초고진공상태 (∼10-8torr)로 유지하면서 복수개의 진공관을 각각 재장착 할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기의 이온게이지장착 진공배기라인(라)이 진공용기(11)에 진공도 측정용 이온게이지(28) 사이를 개폐하는 진공관 진공배기라인 밸브(23)를 통해 진공관 진공배기라인 배관(24)을 연결하고,
    상기 진공관 진공배기라인 배관(24)에 이온게이지 장착포트(25a)를 결합한 후 진공관의 진공도 측정용 이온게이지(28)가 부착된 진공관의 진공도 측정용 이온게이지의 배기관(29)을 장착하여 진공관을 베이스 진공배기할 때와 봉입시에 진공관내의 진공도를 측정할 때 이용하도록 한 것을 특징으로 하는 진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기의 진공관이 장착된 진공배기라인(다)은 진공용기(11)에 진공배기라인 밸브(23)와 진공관 진공배기라인 배관(24)을 거쳐 결합된 진공관 장착포트(25)에 진공관의 배기관(26)이 부착된 진공관(27)을 장착하도록 하여 진공용기(11)의 진공도가 ∼10-8torr일 때 진공관(27)의 진공도가 ∼10-7torr 이상이 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 진공관의 진공배기를 위한 진공배기장치.
  5. 진공관 진공배기라인 밸브(23)는 닫고 보조 진공배기라인 밸브(22)는 개방한 상태에서 진공용기(11)가 ∼10-8torr의 진공도가 유지되도록 하는 초기 과정과,
    진공관(27)을 재장착하는 과정과,
    보조 진공배기라인 러핑라인 밸브(20)는 열리고 포라인밸브(19)와 게이트 밸브(17)는 닫은 상태에서 보조 진공배기라인의 로터리펌프(21)를 이용하여 러핑라인 및 밸브(20)를 통한 진공배기를 수행하는 과정과,
    보조진공배기라인 진공도는∼10-6torr이고, 보조 진공배기라인(나)의 러핑라인 및 밸브(20)는 닫고 포라인 및 밸브(19)와 게이트 밸브(17)는 개방한 상태에서 터보분자펌프(18)를 이용하여 보조 진공배기라인 및 진공관(27)에 대해 진공배기를 수행하는 과정과,
    진공용기 진공도는 ∼10-8torr이고, 보조 진공배기라인 밸브(22)는 닫고 진공관 진공배기라인 밸브(23)는 개방한 상태에서, 주진공배기라인의 터보분자펌프(13)를 이용하여 진공관(27)의 베이킹 진공배기 및 베이스 진공배기를 수행하는 과정과,
    진공관(27)을 봉입하는 과정에 의해 진공배기작업이 연속해서 진행될 때 진공관 재장착시 진공배기공정을 진행하도록 한 진공관의 진공배기를 위한 진공배기방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기의 진공관(27) 대신 엑스선관을 진공배기하도록 한 진공관의 진공배기를 위한 진공배기방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    진공관을 베이킹하면서 총압력과 H2O 및 O2의 부분압을 측정하여 그 값들이 일정하게 되는 시점(tf)을 베이킹 종료시각으로 정하는 것을 특징으로 하는 진공관의 진공배기를 위한 진공배기방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 한 중 어느 한 항에 있어서,
    상기의 베이킹을 종료한 후 총압력과 H2O 및 O2의 부분압을 측정하여 그 값들이 일정하게 되는 시점(ts)을 진공관 봉입시각으로 정하는 것을 특징으로 하는 진공관의 진공배기를 위한 진공배기방법.
  9. 초고진공배기를 목적으로 진공용기 베이킹진공배기를 함에 있어서 H2O, O2부분압을 측정하여 H2O, O2의 부분압이 시간이 경과됨에 따라 낮아지다가 거의 일정하게 되는 시점을 베이킹 완료조건으로 하는 것을 특징으로 하는 진공관의 진공배기를 위한 진공배기방법.
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