中古極低温冷凍機（極低温冷凍装置）の在庫・価格

極低温冷凍機式真空ポンプ（クライオポンプ）の仕組み

真空技術において、極低温冷凍機を内蔵した真空ポンプは一般に「クライオポンプ」と呼ばれ、超高真空領域を作り出すために欠かせない装置です。その最大の原理は、気体分子を極低温の表面に付着・凝縮（あるいは吸着）させて捕獲することにより、気相から除去して真空状態を作る「クライオトラッピング（凍結凝縮・吸着）」にあります。

この動作を可能にしているのが、ポンプ内部に組み込まれた極低温冷凍機です。一般的にギフォード・マクマホン（GM）サイクルやパルスチューブサイクルを利用したヘリウム冷凍機が用いられます。コンプレッサーから供給された高圧のヘリウムガスを内部で膨張させることで断熱膨張を起こし、絶対温度10ケルビン（約マイナス263度）前後の極低温を生成します。

冷却部は通常、二段構造になっています。第一段目は約60から80ケルビンに冷却され、水分や二酸化炭素など比較的凝縮しやすい気体を捕獲します。第二段目は約10から15ケルビンまで冷却され、窒素、酸素、アルゴンなどの気体を凝縮させます。さらに、第二段目に設置された活性炭の表面（クライオソルプションパネル）では、凝縮しにくい水素、ヘリウム、ネオンといった軽い気体を物理吸着します。このように、二段階の温度領域と吸着材を組み合わせることで、ほぼすべての種類の気体を強力に排気することができます。

極低温冷凍機を搭載した真空ポンプの主な特徴

極低温冷凍機を備えた真空ポンプには、他の排気方式と比較して以下のような優れた特徴があります。

排気速度が極めて大きい
クライオポンプは、気体分子が極低温面に接触した瞬間に捕獲されるため、開口部全体の面積が排気速度に直結します。特に水蒸気に対する排気速度は圧倒的であり、一般的なターボ分子ポンプ等と比較して、同等サイズで数倍以上の大きな排気速度を発揮します。

完全なオイルフリーとクリーンな真空
動作原理が物理的な固着であるため、ポンプ構造内部から真空槽（プロセス室）へオイル分子が逆流するリスクが一切ありません。これにより、不純物を徹底的に嫌う最先端プロセスに不可欠な、極めてクリーンな超高真空（10のマイナス6乗からマイナス8乗パスカル程度）環境を提供します。

排気口がない封止型構造
一般的な真空ポンプのように気体を外部へ排出する連続排気口を持たず、ポンプ体内に気体を溜め込む構造をしています。そのため、定期的に冷凍機を停止して凝縮・吸着した気体を室温に戻し、外部へ排出・昇華させる「再生（リジェネレーション）」と呼ばれるメンテナンスプロセスが必要となります。

高い信頼性と閉回路システム
冷却媒体であるヘリウムガスは完全に閉鎖された回路内を循環するため、媒体の消費がほとんどなく、長期間にわたって安定した冷却性能を維持できます。

産業分野における主要な用途

極低温冷凍機を搭載した真空ポンプは、超高真空とクリーンな環境、そして高い排気速度が同時に要求される産業分野で広く活用されています。

半導体およびディスプレイ製造装置
スパッタリング装置やイオン注入装置、分子線エピタキシー（MBE）装置など、薄膜形成を行う半導体製造ラインで必須のコンポーネントです。特にスパッタリング工程では、残留水蒸気の存在が膜質低下に直結するため、水蒸気排気能力が高いクライオポンプが業界標準として使用されています。また、有機EL（OLED）パネルの蒸着工程でも、高精細な膜を形成するために活用されています。

宇宙開発および大型科学研究施設
宇宙空間の真空・極低温環境を地上で再現する宇宙模擬実験装置（スペースシミュレーションチェンバー）に大型のクライオポンプが組み込まれています。また、粒子加速器や核融合研究施設など、巨大な真空容器内を迅速に超高真空へ引き上げる用途にも用いられます。

光学薄膜および高機能コーティング
メガネレンズ、カメラレンズの反射防止膜コーティングや、自動車部品・工具の硬質膜コーティング装置など、精密な光学・表面処理プロセスにおいても、高品質な薄膜を安定して生産するために導入されています。