中古イオンポンプの在庫・価格

イオンポンプは、容器内の気体分子を捕獲して内部に閉じ込める「溜め込み式（キャプチャ型）」の超高真空用真空ポンプです。機械的な可動部を持たず、電気的および化学的な作用を利用して気体を取り除く仕組みとなっています。

イオンポンプの基本構造は、円筒形の陽極（アノード）、チタンでできた陰極（カソード）、そしてこれらを挟み込む永久磁石で構成されています。ポンプを作動させる際、陽極と陰極の間に数千ボルトの直流高電圧を印加します。磁場が存在する空間に強電界がかかることで、内部で強い放電現象（ペニング放電）が発生します。放電によって生じた電子は磁場によって拘束され、らせん運動を行いながら空間を飛散し、気体分子と高確率で衝突してこれらを陽イオン化します。

イオン化した気体分子は、負の電位を持つチタン製陰極へと高速で引き寄せられ、激しく衝突します。この衝突エネルギーによって陰極のチタンが表面から弾き飛ばされる「スパッタリング現象」が起こります。弾き飛ばされたチタンは、ポンプ内部の壁面などに付着し、非常に清潔で活性なチタン薄膜（ゲッター膜）を形成します。

チタンは化学的に非常に活性な金属であるため、酸素、窒素、一酸化炭素などの活性気体分子と容易に化合物を形成し、固着させます。また、アルゴンやヘリウムのような化学反応を起こしにくい貴ガスに対しても、高速イオンとして陰極に打ち込まれた際、スパッタリングされたチタンによって物理的に埋め込まれることで排気されます。このようにして、気体分子を内部に固定し続け、超高真空状態を作り出します。

イオンポンプの最大の特徴は、完全なオイルフリー構造と無振動性です。作動油や潤滑油を一切使用しないため、油分の逆流による真空容器内の汚染リスクが存在しません。また、モーターなどの機械的駆動部がないため、運転中の振動や騒音が皆無であり、超精密な測定や観察を行う環境に非常に適しています。

到達真空度に優れている点も大きな強みであり、10のマイナス6乗からマイナス10乗パスカルに及ぶ超高真空領域を安定して維持できます。動作中に気体を外部へ排出しない閉鎖系構造のため、停電などで電源が停止した場合でも真空度が急激に破壊される心配が少なく、安全性に優れています。駆動部の摩耗がないことから、適切な真空度下で使用する限り、メンテナンスフリーで長寿命という利点もあります。

ただし、大気圧から直接排気することはできません。起動時には、事前にターボ分子ポンプやドライポンプなどの補助ポンプを用いて、10のマイナス3乗パスカル程度以下まで減圧する必要があります。また、気体を内部に蓄積する方式であるため、大量の気体が流入し続ける環境には不向きです。

イオンポンプは、そのクリーンさ、無振動、高い到達真空度という特性から、高度な科学技術や先端産業分野で幅広く用いられています。

代表的な用途の一つが、粒子加速器や大型放射光施設です。光速近くまで加速された粒子ビームの軌道を維持するため、数キロメートルに及ぶビームラインの超高真空環境を無振動で維持する排気手段として大量に配備されています。

また、電子顕微鏡（TEMやSEM）や表面分析装置（X線光電子分光装置：XPSなど）にも欠かせません。これらの装置では、わずかな振動や油分汚染、残留気体による電子線の散乱がデータの精度に直結するため、イオンポンプが標準的に採用されています。

さらに、半導体製造における電子線描画装置や極端紫外線（EUV）露光装置の光源部、量子コンピュータの研究や原子時計の開発といった、原子・電子レベルでの極小な制御が求められる最先端の実験装置において、高信頼な真空源として不可欠な役割を果たしています。