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깨끗하고 안정적인 분석 환경을 위한 진공 시스템

진공 펌프는 정확하고 정밀하며 신뢰할 수 있는 측정에 필요한 올바른 진공 조건을 만들어 다양한 유형의 분석 장비에서 중요한 역할을 합니다. 진공 펌프는 잔류 대기 가스로 인한 잠재적 간섭을 줄이는 진공 환경을 만들어 샘플 준비 및 장비 챔버에서 공기 및 기타 가스를 제거합니다. 이를 통해 가장 작은 샘플에서 신호를 감지할 수 있으며, 이는 광범위한 분석 애플리케이션의 성능에 매우 중요합니다. 

로터리 베인(RVE2M), 스크롤 및 다단 루츠 1차 펌프(nXRinXLi)부터 장비에 사용되는 터보 분자이온 게터 2차 펌프까지 다양한 유형의 진공 펌프가 있습니다.

실험실에서 일하고 있는 두 명의 과학자


1차 펌프는 대기압으로 배출되고 저압 및 중간 진공 수준에서 압력을 달성하며, 오일을 사용하거나 '건조'시킬 수 있습니다.
고진공 및 초고진공 수준을 달성할 수 있는 2차 펌프에는 보조 1차 펌프가 필요합니다. 사용되는 진공 펌프의 유형은 분석 응용 분야의 특정 요구 사항에 따라 다릅니다. 

Edwards의 모든 진공 펌프와 컨트롤러는 분석 기기 분야의 선도적인 OEM과 함께 개발되었습니다. 경우에 따라 상용 펌프가 공정의 사용 가능한 공간 또는 성능 요구 사항과 일치하지 않을 경우 "맞춤형 제품 개발"(BPD) 팀이 맞춤형 진공 솔루션을 개발합니다. 이 제품은 특히 사용자의 응용 분야에 맞게 함께 제작되었습니다. 

질량 분석용 진공 시스템

질량 분석법(MS)은 샘플 내 원자와 분자의 질량과 상대적 양을 측정하는 데 사용되는 과학적인 기법입니다. 본질적으로 이 분석기는 화학 분석기로 간주할 수 있습니다. 첫째, 샘플은 “이온화”되어야 하며, 이는 샘플 유형에 따라 다양한 기술에 의해 수행될 수 있습니다. 그런 다음 이온은 질량 대 전하비에 따라 가장 적절한 방법을 사용하여 다시 분리됩니다. 그런 다음 신호가 검출되고 최종적으로 처리된 질량 스펙트럼을 제공합니다. 

질량 분석법은 화학, 생물학, 환경 과학, 약리학, 의학 분야 등 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. 이는 알려지지 않은 화합물을 식별하고, 샘플 내 특정 화합물의 양을 정량화하며, 복합 분자의 구조를 파악하는 데 도움이 됩니다.

질량 분석법 측정의 정확도와 정밀성은 다양한 진공 레벨에 따라 달라집니다. 진공 펌프는 측정 공정을 방해할 수 있는 잔류 가스 분자를 제거하여 질량 분광계가 원하는 진공 조건 내에서 작동하도록 보장합니다.

특수 장치의 코드 바이러스용 백신

질량 분광법을 위한 일반적인 진공 펌프 기술은 다음과 같습니다.

로터리 베인 펌프(RV 및 E2M)

오일 씰 로터리 베인 펌프(RVP)의 메커니즘은 실린더 스테이터 하우징 내에서 편심적으로 회전하는 로터에 고정되어 있는 일련의 슬라이딩 블레이드로 구성됩니다. 오일 윤활 블레이드가 로터와 함께 회전하면 원심력에 의해 스테이터 하우징의 벽에 원심력으로 블레이드가 밀착됩니다. 펌프에 유입된 가스는 블레이드에 의해 제한되고 펌프 배출구에 도달할 때까지 환원 부피로 압축되어 대기 중으로 배출됩니다. 1단 또는 2단 RVP가 사용되며 서로 다른 최종 압력을 제공합니다.

다단 루츠 펌프(MSR) (nXRi 및 nXLi)

MSR은 가장 단순한 형태로 건식 루츠 펌프입니다. 서로 반대 방향으로 회전하는 상호 연결된 ‘로브형’ 로터 두 개가 장착되어 있으며, 이 로터는 일치하는 프로파일 스테이터 하우징 안에서 회전합니다. 가스는 로터와 직각을 이루는 입구 플랜지를 통해 건식 펌프로 들어간 다음 빠르게 회전하는 로터(반대 방향으로 회전하고 있음) 사이에 "격리"되어 압축된 후 다음 단계로 공급됩니다. 로터의 형상이 압축력을 생성하므로 각 단계마다 점진적으로 더 높은 압력을 생성합니다. MSR 펌프는 일반적으로 공유 샤프트에 7개의 로터 스테이지를 사용하며, 한 세트의 배기 단계는 다음 단계의 입구 단계에 연결됩니다. 그런 다음 압축 가스는 최종 배기 단계를 통해 대기로 배출됩니다.

스크롤 펌프

건식 스크롤 펌프는 진공 하우징에 포함되어 있는 두 개의 함께 감겨진 나선형 스크롤 지오메트리로 구성됩니다. 한 스크롤 형태는 고정되어 있고 다른 선회 스크롤은 다른 스크롤 형태 내에서 회전하지 않고 편심 이동합니다. 가스는 나선형의 (바깥쪽) 열린 끝으로 들어가고, 나선형 중 하나가 궤도를 돌면서 스크롤 사이에 가스가 고립되어 두 나선형 사이로 "압착되어 운반"됩니다. 이렇게 고립된 가스의 "슬러그"가 메커니즘의 중앙으로 이동함에 따라 점유하는 부피가 감소하고, 이렇게 고립된 가스는 하우징의 중앙에서 역류 방지 밸브를 통해 대기압으로 배출될 때까지 지속적으로 압축됩니다.

터보 분자 펌프(TMP)

이 펌프는 매우 높은 회전 속도(1,000Hz 정도)의 터빈 블레이드를 사용하여 기기의 진공 챔버에서 펌프의 입구로 가스 분자를 제거하는 방식으로 작동합니다. 이는 기기에 사용되는 다양한 공정에 대해 10-2~10-10mbar까지의 광범위한 진공 레벨을 생성할 수 있기 때문에 광범위하게 사용됩니다.

맞춤형 설계 솔루션

OEM은 특정 요구 사항을 가지고 있으며, 이 경우 Edwards 맞춤형 제품 개발(BPD) 그룹은 고객의 정확한 요구 사항에 맞는 진공 솔루션을 공동으로 개발합니다.

전자 현미경 장비용 진공 시스템

전자 현미경을 사용하는 과학자들은 지구상에서 가장 미세한 물질 규모를 식별하며 조용하고 진동이 없고 안정적인 진공 펌프가 필요합니다. 

전자 현미경(EM)은 원하는 성능을 얻기 위해 내부에서 다양한 진공 레벨을 사용합니다. '소스'에서 전자총의 경우 전자 소스의 손상을 방지하기 위해 UHV 환경이 필요합니다. 또한 전자 빔이 잔류 가스 분자에 의해 산란되거나 흡수되지 않고 소스에서 전자 컬럼을 통해 샘플로 이동할 수 있습니다. 전자 빔은 샘플과 상호 작용하여 검출되고 영상 생성에 사용되는 신호를 생성합니다. 

고해상도 이미지를 얻으려면 현미경 챔버의 진공이 UHV 상태를 포함하여 일관적이고 높은 품질이어야 하며, 경우에 따라 진공 펌프를 사용해야 합니다. 

전자 현미경 검사 시 다양한 진공 펌프 기술이 사용됩니다. 이 중 가장 흔한 기술은 로터리 베인 펌프, 다이어프램 펌프, 스크롤 펌프,터보 분자 펌프이온 펌프입니다. 현미경에서 진공 펌프를 사용하는 위치에 따라, 이미지 방해를 방지하기 위해 펌프의 진동을 최소화해야 합니다. 특정 EM 구성(환경 스캔 EM)에서는 펌프가 ~10mbar 수준에서 수증기 환경을 지속적으로 펌핑할 수 있어야 합니다. 

전자 현미경이 있는 워크스테이션

감마 진공 제품군을 통해 이제 이온, 티타늄 승화 및 무증발 게터 펌프를 제공하여 기계 펌프를 보완합니다. 이를 통해 대기 상태에서 UHV까지 작업 압력을 전달하기 위한 다양한 제품이 완성되어 진정한 진공 솔루션 제공이 가능해졌습니다. 

전자 현미경 장비에 사용되는 진공 펌프:

이온 게터 펌프(IGP)

전원을 켜기 전에 높은 진공 수준으로 낮춰야 합니다. 이는 일반적으로 터보 분자 펌프와 배압 펌프(다이어프램, 스크롤 또는 로터리 베인)를 함께 사용하여 달성할 수 있습니다. 원하는 진공 수준(일반적으로 10-6 mbar 이하)에 도달하면 IGP를 켤 수 있습니다. IGP 진공 펌프는 기존 다이오드(CV) 펌프, 차동 이온(DI) 또는 노블 다이오드 펌프, 삼각관 펌프의 세 가지 기본 유형으로 제공됩니다. 세 가지 유형 모두 펌프의 속도에 따라 크기가 다른 진공 챔버, Conflat 플랜지 및 고전압 피드스루로 구성됩니다. 외부에는 한 쌍의 페라이트 자석 플레이트가 요크로 연결되어 있어 0.12T 정도의 자기장을 생성합니다.

CV 펌프는 반응성 가스(예: 산소, 수소, 탄화수소, 질소 및 수증기 등)를 펌핑해야 하는 응용 분야에 가장 적합합니다. 내부적으로는 접지 전위에 고정된 한 쌍의 티타늄 음극 플레이트가 포함되어 있으며, 이 플레이트는 일련의 전기 절연 스테인리스 스틸 양극 튜브를 "샌드위치"합니다. 일반적으로 7kV의 고전압이 양극 튜브에 가해지고 자유 전자가 방출됩니다. 이 전자는 자기장에 의해 나선형으로 이동하다가 결국 가스 분자와 충돌하여 전자를 떨어뜨려 양전하를 띤 이온을 생성할 수 있습니다. 이 이온은 양전하를 띤 양극 튜브에 의해 반발되어 접지된 음극판으로 끌려가서 표면과 고속으로 충돌하여 티타늄 음극판과 화학 반응이 일어납니다. 티타늄이 스퍼터링되어 티타늄의 활성 게터 펌핑 층을 형성합니다.

DI 게터 펌프는 고순도 가스 펌핑 기능이 뛰어나지만 결과적으로 일부 반응성 가스 펌핑이 손실됩니다. 티타늄 플레이트는 탄탈룸 플레이트로 대체됩니다. 가스 분자는 전자 충격에 의해 다시 이온화되지만 가속되어 탄탈룸 양극판에 부딪히면 고에너지 중성으로 반사되어 표면에 결합한 후 결국 스퍼터링된 탄탈룸에 의해 게터 펌핑됩니다.

삼각관 진공 펌프는 구조가 약간 다릅니다. 여기서 튜브는 접지되고 음극판은 음의 고전압 전위에서 양극 티타늄 스트립으로 대체됩니다. 이온은 일반적인 방식으로 생성되어 이 스트립을 향해 가속되고, 여기서 이온이 충돌하여 고에너지 중성으로 방출되어 마침내 챔버 벽에 내장되고 스퍼터링된 티타늄에 의해 게터 펌핑됩니다. 티타늄 스트립은 모서리가 날카롭고 음전위가 높기 때문에 시간이 지남에 따라 주기적으로 "플래시 오버"를 일으켜 전기적 불안정성을 유발할 수 있는 "휘스커"가 발생하기 쉽습니다.

 

IGP는 존재하는 가스의 양과 유형에 따라 10-6 ~10-12mbar 범위의 진공을 생성할 수 있습니다. 전자 현미경에서는 일반적으로 전자 컬럼에 사용되며, 전자 컬럼에서 움직이는 기계 부품이 없기 때문에 진동이 없는 UHV 상태를 생성할 수 있습니다. 

글로브 박스용 진공 시스템

글로브 박스는 산소 또는 습기가 없는 완벽한 격리 상태에서 물질을 처리하기 위한 밀폐된 작업 공간입니다. 이를 격리하기 위해 진공 펌프가 글로브 박스에서 주변 공기를 배출한 후 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스로 퍼지하고 밀봉합니다. 진공 펌프에 의해 생성되는 저압 환경은 외부 공기가 글로브 박스에 들어가지 못하도록 합니다. 

다이어프램 펌프, 로터리 베인 펌프 및 스크롤 펌프를 포함하여 글로브 박스에 사용할 수 있는 여러 가지 유형의 진공 펌프가 있습니다. 펌프 선택은 가스 유량, 진공 레벨 및 유지보수 요구 사항과 같은 응용 분야의 특정 요구 사항에 따라 달라집니다.  

불활성 가스 프레임 글로브 박스

X선 회절(XRD)용 진공 시스템

XRD는 물질의 구조가 X선과 상호 작용하는 방식을 조사하여 물질의 구조를 분석하는 데 사용되는 기술입니다. X선이 샘플에 유도되면 특정 패턴으로 확산되어 분석할 수 있어 샘플의 결정 구조를 결정할 수 있습니다. 

XRD에서는 진공을 사용하여 X선을 산란하고 흡수할 수 있는 대기 분자를 제거함으로써 신호 대 잡음비 및 정확도가 낮은 데이터를 감소시킵니다. 공기 분자를 제거하고 진공을 생성하면 X선이 간섭 없이 샘플와 상호 작용하여 더 나은 품질의 데이터를 얻을 수 있습니다. 

또한 XRD에서는 진공을 사용하여 샘플 오염을 줄입니다. 샘플이 공기에 노출되면 먼지, 수증기 및 기타 공기 중 입자에 의해 오염되어 회절 패턴을 방해할 수 있습니다. 진공을 사용하면 샘플이 이러한 오염물질로부터 보호되어 보다 정확한 분석이 가능합니다. 

XRD 기기에서 진공을 생성하기 위해 진공 펌프를 사용하여 샘플 챔버에서 공기 분자를 제거합니다. 로터리 베인 펌프, 다이어프램 펌프, 터보 분자 펌프 등 다양한 유형의 진공 펌프는 분석되는 기기의 특정 요구 사항과 샘플에 따라 사용할 수 있습니다. 

AI가 생성한 아톰 또는 분자 구조 이미지
복도에서 웃으며 서 있는 Edwards 직원들
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