中古クライオメーターの在庫・価格

クライオメーターは、クライオポンプの内部温度を常時表示・監視するための専用温度計である。真空ポンプの周辺機器に分類されるが、クライオポンプは極低温面に気体を凝縮・吸着させて溜め込む方式のため、排気能力の状態は圧力よりも冷却面の温度に直接表れる。そのため温度の監視は運転管理の基本となり、クライオメーターはポンプ本体の付属品またはオプションとして使われる。
監視対象は主に二つある。一つは冷凍機2段目に取り付けた15Kクライオパネルで、窒素・酸素・アルゴンなどを凝縮し、内側の活性炭で水素・ネオン・ヘリウムを吸着する部分である。もう一つは1段目の80Kシールドとバッフルで、主に水蒸気を捕捉し、2段目への輻射熱も遮る。2段パネルが20K以下に保たれていれば、窒素より蒸気圧の低い気体の蒸気圧は10のマイナス8乗Pa以下になり、実用上十分な排気ができる。逆に温度が上がると、捕捉していた気体が再び放出され始める。
測温方式は、センサの種類によって大きく分けられる。古くから使われているのは水素蒸気圧温度計で、ステンレス細管の先端に小さな測温部を設け、内部に純水素を封入し、反対側のブルドン管式圧力計で蒸気圧を読み取って温度に換算する。電源が不要で20K前後の感度が高い一方、測れる範囲は水素が液体として存在する低温域(おおむね14〜30K程度)に限られる。80Kシールド側には熱電対が使われることが多く、CA熱電対では130Kが起電力約−5.5mVに相当する。電子式の表示器では、定電流を流した半導体ダイオードの順方向電圧の温度変化を利用するセンサや、測温抵抗体が一般的で、極低温から室温以上まで一つのセンサで連続して測れる。そのため再生時の昇温過程も追跡できる。多チャンネルのデジタル表示に加え、設定温度で動作する警報接点やアナログ出力を備え、装置側の制御盤やインターロックに組み込める機種もある。
実務での主な用途は三つある。第一は冷却降下の確認で、粗引き後に冷凍機を起動し、15Kパネルが20K以下、80Kシールドが130K以下に達した時点を作動状態とみなし、主バルブを開ける判断に使う。冷却降下時間は口径や機種によって異なり、典型的には1〜4時間程度である。第二は再生時期の判断で、15Kパネルが20Kを超えた場合や80Kシールドが130Kを超えた場合は、排気容量の限界または熱負荷過大の兆候とみなし、再生を行う。冷凍能力は1段が80Kで数十W、2段が20Kで数W程度と小さいため、蒸発源やヒーターの輻射熱による温度上昇を見つけるうえでも温度の推移が役に立つ。第三は再生工程の管理で、吸着剤に残った水分を完全に除去するには0℃以上、通常は室温まで昇温させる必要があり、その到達をクライオメーターで確認する。
使用場面は、スパッタリングや蒸着などの成膜装置、イオン注入装置、半導体・電子部品の製造ライン、表面分析装置、研究用の高真空・超高真空装置など、クライオポンプを使うあらゆる系に及ぶ。中古品や交換品を選ぶ際は、センサ方式と校正特性がポンプ側のセンサと一致するか、チャンネル数、電源電圧、接続ケーブルと真空フィードスルーの形状、警報出力の仕様を確認することが重要である。センサ方式が合わないと表示値が正しくならず、作動判定や再生判断を誤るおそれがある。