크라이오펌프의 냉각 흡착

크라이오 펌프는 냉각 응축(cryocondensation)과 냉각 흡착(cryosorption)을 이용하여 챔버를 진공으로 만드는 펌프이다.

 

크라이오 펌프는 크게 2게의 스테이지로 구성되는데, 보통 1단의 온도가 100K이하, 2단의 온도가 10K 이하로 내려가면서 대부분의 가스를 냉각응축하여 포집하게 된다.

다만, 2단의 온도가 10K이하인 영역에서도 질량이 작은 수소, 헬륨, 네온 등의 타입3 가스들은 증기압이 높아서 극한의 온도에서도 응축을 이용하여 진공을 만드는 것에는 한계가 있다.

따라서 이러한 부류의 가스들은 다공정 물질(charcoal이라 불리는 활성탄)을 이용하여 냉각 흡착하는 방식으로 가스를 포집 진공상태를 만들게 된다.

냉각흡착은 보통 2단 어레이에 구성되며, 구성 물질인 활성탄은 스폰지와 같은 구조로, 내부가 미로처럼 구성되며, 넓은 표면적을 가지고 있는 것이 특징이다. 포집하기 어려운 가스들은 차가운 활성탄 표면에 부딪히면서 자신의 운동에너지를 잃게 되고, 속도가 느려지면서 활성탄의 미세한 구멍안에 들어가게되면 미로같은 내벽에 부딪히면서 자신의 에너지를 잃고 결국에는 완전히 정지, 포집 되게 되는 것이다.