진공펌프의 종류

[방글이]

• 진공펌프 [ vacuum pump ]
  흡입하는 기체의 압력은 대기압에서 절대진공에 가까운 정도까지 이른다. 형식에 따라서 왕복식?회전식?봉수식(封水式)?확산식?이젝터식 등이 있다.
  왕복식에는 단동진공(單動眞空)펌프?자유밸브식 복동진공펌프?미끄럼밸브식 복동진공펌프가 있고, 회전식에는 다익편회전식진공(多翼片回轉式眞空) 펌프가 있다. 본질적인 작동은 보통의 압축기와 같다.
  
  그러나 상당히 높은 진공을 만들어내는 확산펌프만은 압축기와는 다르다. 즉 반경방향으로 자유로이 움직일 수 있는 날개를 지닌 회전자(回轉子)를 케이싱 내에 편심적(偏心的)으로 장착하여 이것을 고속회전시키는 회전식구조에서는 진공도 95%, 실린더 내를 피스톤이 왕복하는 왕복식에서는 96～99% 또는 그 이상의 진공으로 할 수가 있다. 전자는 속도형, 후자는 용적형이라고 한다.
  
  속도형에서는 진공도는 높이기 어려우므로 진공도가 높은 유량(流量)이 적은 것은 용적형이 사용된다. 고진공을 만드는 확산펌프는 처음 보조펌프로 어느 정도 진공으로 하고 나서 기름 또는 수은을 가열?증발시켜서 작은 구멍에서 분출시켜 이것에 의해서 기체분자를 밖으로 내는 것이며, 기름을 사용했을 경우 10-16mmHg 이하의 고진공으로 할 수가 있다.
  
  
• 오일회전펌프[oil rotary pump]
  기름에 의해서 흡입실 내의 기밀과 윤활성을 유지하고 나서 회전에 의해서 용적 배기를 하여 대기압으로 배출하는 펌프이다.형식으로서는 회전 날개형,캠형,요동 피스톤이 있다.
  
  
  
• 수봉식펌프[watering pump]
  수증기나 유기 용제 등의 응축성 물질을 다량 포함한 기체를 효율좋게 배기하는 기계식펌프이다.형식으로는 1회전당 1작동과 1회전당 2작동형이 있다.
  
  
• 메카니컬 부스터 펌프[m/booster pump]
  부스터란 말은 어떤 진공펌프,예를 들어서 오일 회전 펌프의 전단에 부착하여 배기속도를 증대하는 것을 의미한다.이 펌프에 의해서 행해질 경우에 메카니컬 부스터라고 일컫어진다.
  
  
• 드라이 펌프[dry pump]
  'dry'라는 용어는 오일을 사용하지 않는다는 말로 "oily'에 반대가 된다.부스터 펌프나 흡착펌프도 오일을 사용하지 않는다,하지만 대부분의 저자들이 단독으로 운용되는 기계식 펌프 중에 오일을 사용하지 않는 경우에 드라이 펌프라고 부르는 것 같다. 대부분의 배기속도 수십cfm 이하이며 회전자의 모양에 따라 클로 펌프,스크류 펌프 등으로 부르기도 한다.
  
  
• 확산펌프 [ diffusion pump ]
  일정한 방향으로 흐르는 증기, 즉 분류(噴流)를 만들고, 그것에 의해 주위의 기체분자를 함께 운반하는 작용을 이용한 진공펌프이다. 수은 ?양부틸프탈레이트와 같은 끓는점이 낮은 기름의 증기를 사용한다. 출구압력이 수은주 수 mm~20mm 정도의 보조진공펌프로 이 증기를 뽑음으로써 10-8mmHg의 고진공을 얻을 수 있다.
  

  진공관의 제작, 원자물리학 실험에 사용되며, 기름의 증기를 제트로부터 분출하여 그 증기류(蒸氣流)에 의해 주위의 기체분자를 운반하는 기름확산펌프도 있다.
  
  
  

• 이온펌프 [ ion pump ]
  도달진공도(到達眞空度)가 낮고(10-11 Torr), 기름이나 수은을 사용하지 않으므로 통 속을 더럽히지 않는 것이 특징이다. 티탄 등이 게터(getter:가스 등을 흡착하여 진공도를 높이는 것)로서 작용하는 것을 이용한 스패터(spatter)이온펌프나 서블리메이션(sublimation)펌프가 실용화되고 있다.
  
  방전에 의해서 생긴 이온이 방전용 음극면을 두들겨 음극표면의 티탄을 양극내면(陽極內面)과 게터용 음극면에 증착(蒸着)시킨다. 이 티탄들은 게터로 작용하여 통 속의 가스를 흡착한다. 서블리메이션펌프는 배기속도를 증가하기 위해 티탄을 대량으로 증발시켜 게터로서 작용을 하게 하는 것인데, 이온펌프를 병용하면 10-12 Torr까지의 진공을 얻을 수 있다. 자기장을 거는 것은, 방전로(放電路)를 길게 하여 이온화의 능률을 높이기 위한 것이다.
  
  
  
• 게터이온펌프 [ getter ion pump ]
  게터펌프는 불활성기체에 대해서는 배기능력이 없기 때문에, 불활성기체에도 배기능력을 갖게 하기 위해서는 불활성기체를 이온화할 필요가 있다. 이런 이온화 능력을 가진 게터펌프를 게터이온펌프라고 한다.
  
  이 종류에 흔히 사용되는 펌프로는 오비트론펌프?정전형(靜電型) 게터이온펌프 및 스패터이온펌프 등이 있다.
  
  
• 터보 분자 펌프 [turbo molecule pump]
  이 펌프는 외관상으로는 항공기용 터보 엔진과 유사하게 되어 있다.즉 고속으로 회전하는 원통 주변에 부착된,축에 대해서 경사진 폭이 좁은 다수의 날개,즉 가동 날개와 그것에 대해 역으로 경사지게 부착된 고정 날개를 상호 배치하여 축방향으로 기체를 보내는 펌프이다.
  
  
• 드래그 펌프[drag pump]
  터보 분자 펌프와 오일 회전 펌프의 중간 영역에서 동작하는 오일 프리의 펌프로서,최근에 드래그 펌프가 개발되었다.이 펌프의 동작 영역은 루츠 펌프와 중복되나 구조명에서는 터보분자 펌프와 유사한 펌프이다.
  
  
• 게터이온펌프 [ getter ion pump ]
  게터펌프는 불활성기체에 대해서는 배기능력이 없기 때문에, 불활성기체에도 배기능력을 갖게 하기 위해서는 불활성기체를 이온화할 필요가 있다. 이런 이온화 능력을 가진 게터펌프를 게터이온펌프라고 한다.
  이 종류에 흔히 사용되는 펌프로는 오비트론펌프?정전형(靜電型) 게터이온펌프 및 스패터이온펌프 등이 있다.
  
  
  
• 스퍼터 이온 펌프[sputter ion pump]
  터보 펌프와 같이 티탄 등의 게터 작용을 이용한 “고임형 펌프”이나 강력한 자석을 사용함으로써 게터 펌프의 대부분의 약점이 없어진 반면에 ,가격이 싸거나 배기 속도가 큰 것과 같은 장점은 없다.또한 가능성도 작다.
  
  
• 크라이오 펌프 (cryo-pump)
  가정용 전기 냉장고 안의 상부에는 냉동기가 있고, 공기가 그것을 통과할 때에 냉각된다.
  수증기는 서리로 되어 부착되며, 냉장고 내의 수증기 분압이 저하된다.
  서리가 다량으로 부착되면 서리의 열전도가 나쁘기 때문에 냉각 효율 떨어지게 되므로 늘
  “서리 제거”가 필요하다. 크라이오 펌프의 동작은 이 냉동기와 유사하다.
  
  
• 섭션 펌프 (sorption pump)
  근년에는 크래커 등을 사면 그 속에 작은 종이 봉투가 들어있고 그 위에는 “먹는 것이 아닙니다”라고 인쇄되어 있는 경우를 많이 볼 수 있다. 봉투에 들어 있는 것은 실리카겔로 불리는 흡착제로, 육안으로 보이는 것은 하얀 반투명의 입자(청색으로 착색되어 있는 것도 많다)인데, 물리 흡착에 의해서 실온에서 대량의 수증기를 흡착하는 것이 가능하다. 더 이상 흡수할 수 없을 정도가 될 경우에는 프리아팬 등을 사용하여 적다이 섞어가면서 가열하여 수증기를 제거하면 재생하여 사용하는 것이 가능하다.