中古イオンポンプの取扱実績・入荷のご連絡

イオンポンプ(スパッタイオンポンプ)は、真空放電とチタンのゲッタ作用を組み合わせて気体を捕捉する溜め込み式の超高真空ポンプである。気体を外へ吐き出さないため排気口も補助ポンプも持たず、定常運転では単独で排気を続ける。機械的な可動部がないので振動・騒音がなく、油も使わない完全ドライの真空が得られ、取り付け姿勢の自由度も高い。
基本構造はペニング放電管と同じで、筒状の陽極セルを多数並べた陽極アレイを2枚のチタン陰極板で挟み、外部の永久磁石で陰極面に垂直な磁場をかける。典型的には陽極を接地し、陰極に3〜7kV程度の負の高電圧を印加し、磁束密度は0.1〜0.15T程度である。セル内の電子は磁場によりらせん運動しながら陰極間を往復するため飛行距離が長くなり、低圧でもガス分子を効率よく電離できる。生じた正イオンは陰極に衝突してチタンをスパッタし、飛散したチタンが陽極などの表面に新しいゲッタ膜を形成する。窒素・酸素・一酸化炭素などの活性ガスはこの膜に化学吸着され、イオン自身も陰極に打ち込まれて埋め込まれる。水素はチタン中に拡散・固溶する形で排気され、排気速度は空気の1.5〜2倍程度と大きい。
弱点は希ガスである。標準的な二極(ダイオード)型ではアルゴンの排気速度が空気の数%程度にとどまり、埋め込まれたアルゴンが再放出されて圧力が周期的に跳ね上がるアルゴン不安定性を起こしやすい。対策として、陰極の片側をタンタルなど重い金属にしたノーブルダイオード型や、陰極を格子状にして別電位に置く三極(トライオード)型があり、三極型では希ガスに対しても空気の2〜3割程度の排気速度を安定して保てる。その代わり活性ガスや超高真空域での排気速度は二極型よりやや低くなる。
動作圧力は概ね10^-3〜10^-9Pa程度で、能力を発揮するのは10^-4Pa以下である。到達圧力は10^-8Pa台が一般的で、構造や磁場強度の改良、ゲッタポンプとの併用で10^-9Pa台以下も得られる。大気圧からは起動できないため、ターボ分子ポンプやドライポンプなどで十分に粗引きしてから高電圧をかける。高い圧力で起動すると放電電流が大きくなって発熱し、ガス放出が増えて立ち上がらないことがある。放電電流が圧力にほぼ比例するので、電流値をそのまま圧力の目安にできるのも実務上の利点である。
大流量のガスを扱うのは苦手で、捕捉量に限りがあるため陰極は消耗品となる。寿命は10^-4Pa前後の連続運転で数万時間程度が目安で、運用圧力が高いほど短くなる。導入時は排気速度の公称値だけでなく、対象とするガス種(希ガスや水素の比率)、ベーキング温度、磁石からの漏れ磁場が電子ビームや周辺機器に与える影響、高電圧ケーブルの取り回しも確認しておく必要がある。
用途は、電子顕微鏡の電子銃室や鏡筒、表面分析装置、質量分析計、粒子加速器のビームライン、電子線照射装置、分子線エピタキシーなどの超高真空チャンバーである。無振動・無油で、通電さえしていれば保守なしで長期間真空を保持できるため、超高真空を常時維持したい装置や、振動を嫌う分析系の主排気・保持用ポンプとして広く使われている。