中古 島津製作所 Shimadzu ターボ分子ポンプ（TMP） TMP-1303LM

ターボ分子ポンプは、多段の動翼を持つロータを高速で回し、静翼と交互に並べた翼列で気体分子に運動量を与えて排気口側へ送る運動量輸送式の真空ポンプである。働くのは分子流領域、つまり分子の平均自由行程が翼の間隔より長くなる圧力域で、翼の周速は数百m/sが必要になる。駆動はブラシレスDCモーターが主流で、回転数は小型機で毎分6万〜9万回転、大型機で毎分2万〜3万回転程度である。
大気圧からは直接排気できないため、ロータリーポンプやドライポンプなどの補助ポンプを排気口に直列につなぎ、粗引きしてから起動する。翼だけの純ターボ型では背圧を1 Pa前後以下に保つ必要があるが、後段にねじ溝式(ホルベック型など)のドラッグ段を組み込んだ複合型では数百Pa程度まで許容でき、小型のドライポンプと組み合わせやすい。
圧縮比は翼の周速に対して指数関数的に、分子量の平方根に応じて大きくなる。窒素では10⁹前後に達する一方、水素では10³〜10⁵程度にとどまり、水素やヘリウムは排気速度も窒素よりやや低い。到達圧力は背圧を圧縮比で割った値が目安で、清浄な系では残留水素で決まることが多い。CFフランジの金属シールとベーキングを組み合わせれば10⁻⁸ Pa台に達する。排気速度は吸気口径でおおむね決まり、小型の数十L/sから大口径の数千L/sまである。
軸受は大きく2系統ある。補助ポンプ側に油やグリースで潤滑した玉軸受、高真空側に永久磁石軸受を置くハイブリッド型と、5軸制御の能動磁気軸受でロータを完全に浮かせる磁気浮上型である。前者は比較的安価で小型だが軸受の定期交換が要る。後者は油を使わず振動が小さく保守間隔も長いため、半導体製造装置や電子顕微鏡で好まれる。どちらも専用の駆動電源で回す。
用途は、スパッタ・CVD・エッチングなどの半導体・薄膜プロセス、質量分析計、電子顕微鏡、表面分析装置、ヘリウムリークディテクタ、加速器のビームラインなど幅広い。腐食性ガスや反応生成物を扱うプロセス向けには、ロータの表面処理、軸受部を守るパージガスの導入、生成物の付着を抑える筐体加熱を備えた機種がある。
実務上は、高速回転体であることを常に意識する。運転中の大気突入や衝撃はロータの破損につながり、重いガスを大流量で流すと発熱が増えるため、水冷や空冷の能力と許容ガス流量を守る。停止時はベントバルブから乾燥窒素を入れて減速させ、油の逆流や水分の吸着を防ぐ。中古品では運転時間、回転時の異音や振動、磁気浮上型の保護軸受への着地履歴、吸気フランジの傷や生成物の付着を確かめたい。