システムのガス負荷にはいくつかの要因があります。10 Pa以下の圧力では、最も支配的なのは「アウトガス」であることが多いです。
アウトガスとは、すでに吸着した分子の脱着、バルク拡散、透過、気化の結果である。吸着は、物理吸着と化学吸着の2つの主な過程を経て起こり、5つ(または6つ)の分類等温線を用いて表現することができます。
ガス負荷への影響はどこからくるのか?
脱離速度、排気速度、および表面への吸着量から、システムの正味のアウトガスを計算することができます。
図1に見られるように、システムのガス負荷への影響は以下からもたらされます。
- システム内の初期ガスまたは「バルク」ガス
- プロセス負荷
- 逆流
- リーク
- アウトガス
プロセス負荷のない高真空(HV)のリークタイトシステムでは、アウトガスはガス負荷の100%である可能性があります。
- プロセス負荷
- アウトガス
- リーク
- 逆流
- 初期ガス
ガス負荷に対する様々な化学種の相対的な影響は、圧力によって変化します。
多くのHV用途では、アウトガスの観点から水蒸気が主な懸念事項です。しかし、すべての金属システムでUHVを達成するためには、H2のアウトガスが重要です。
下の表は、様々な圧力における典型的な主要ガス負荷を示しています。
圧力 (Pa) |
主要なガス負荷 |
大気圧 |
Air (N2, O2, H2O, Ar, CO2) |
10-1 |
Water vapour (75-95%), N2, O2 |
10-4 |
H2O, CO, CO2, N2 |
10-7 |
CO, H2, CO2, H2O |
10-8 |
H2, CO |
10-9 |
H2, CO |
アウトガスに影響を与える4つの主なメカニズム
- 実際の表面材料自体の気化(金属の場合、これは一般的な使用温度では無視できるほど小さいです)
- 脱着:これは吸着の逆のプロセスであり、チャンバーと内部備品の表面に結合した分子の放出です。
- 拡散:材料の内部構造から表面への分子の移動
- 透過:外部雰囲気からバルクを通って真空表面への分子の移動
これらのそれぞれがどの程度アウトガスに影響するかは、ガスと表面材料(およびその履歴)の両方の組成に依存します。アウトガス発生率は、これらの影響度の合計です。