크라이오 펌프를 사용하다가 보면 내부 온도가 상승하거나 진공장치의 압력이 내려가지 않을 경우 크라이오 펌프를 재생해야 한다는 말을 듣게 된다.
그러면 크라이오 펌프의 재생(regeneration)이란 무엇인가? (보통 이야기할 때 재생이라고 안 하고, 크라이오 펌프 리젠이라고 한다.)
우선 크라이오 펌프는 저장식 펌프에 속하기 때문에 저장된 기체의 양이 한계(이를 크라이오 펌프 배기 용량이라고 함)에 이르게 되면 외부로 방출해서 다시 배기할 수 있는 상태로 되돌리는 과정이 필요하다. 이것을 리제너레이션이라 한다.
왜 크라이오 펌프가 저장식 펌프인가는 구조와 동작 방식을 보면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.(조금만 찾아보면 쉽게 어떤 녀석인지 알 수 있다.)
사실 사용하다 보면, 크라이오 펌프 리제너레이션 과정은 매우 불편하게 느껴진다. 크라이오 펌프와 비슷한 수준의 진공 배기펌프인 터보나 디퓨전 펌프의 경우에는 장비를 켜고 그리 길지 않은 시간을 소모하지만, 크라이오 펌프는 최소 3~4 시간의 리제너레이션 시간을 소비하게 된다.
결국 공정에 따른 펌프의 선택도 중요하지만, 사용 환경 역시 크라이오 펌프의 선택에 중요한 고려 대상이 되어야 한다. 즉 크라이오 펌프를 사용하려면 일정 설비가 되어 있고, 1년 내내 장비의 구동이 멈추지 않고 지속되는 환경에서 사용하는 것이 적합하다.
일반적인 학교나 연구소처럼 낮에 쓰고 저녁에 장비를 끄고 가는 환경이라면, 사용자는 출근과 함게 매일 오전을 리제너레이션으로 시간을 버리게 될 것이다.
그러면 크라이오 펌프의 리제너레이션은 언제 해야 하는가? 계산하는 식이 있고, 이것을 정량화해서 전사적인 관리가 가능 한 것은 삼성 같은 회사나 하고... 물론 주기적으로 하는 것은 장비의 유지 보수 면에서 매우 긍정적이다.
그러면 보통 머리 쓰기 싫고, 계산하기 싫어하는 나 같은 사람들은 어떻게 해야 하는가?
다음과 같은 증상이 보이면 리제너레이션을 해야 할 때가 된 것이다.
1) 일반적으로 사용자가 보고 있는 크라이오 펌프 온도가 20K이상 또는 그에 근접한 경우.
2) 80K쉴드 온도가 130K를 넘는 경우.(통상 사용자는 이게 어디 디스플레이 되는지도 모른다.)
3) 크라이오와 펌프 사이의 메인 밸브(게이트 밸브)를 닫고, 크라이오펌프의 진공도가 5.0E-3 Torr 이상인 경우.
4) 크라이오와 펌프 사이의 메인 밸브 또는 게이트 밸브를 닫고, 크라이오 펌프의 진공도가 계속 흔들리는 경우.
장비를 납품하고, 출장을 다니다 보면 의외로 크라이오 펌프에 진공 게이지를 설치하지 않거나, 펌핑 라인에 설치한 경우를 볼 수 있다.(참 당황스러운 경우인데... 그래도 그런 장비를 잘 쓰고 있는 거 보면 장비의 성능은 역시 사람에 따라서 달라지는 것임을 새삼 깨닫게 된다.) 이렇게 크라이오 펌프에 게이지가 없으면 리제너레이션 및 관리에 문제가 있으므로, 꼭 크라이오 펌프에 게이지를 설치하기 바란다.
그러면 불편하고, 시간을 버려야 하는 크라이오 펌프의 리제너레이션을 언제 할 것인가?
보통 장비를 주기적으로 정지하거나, 휴일, 야간에 진행하는 경우가 많다.
그리고, 통상 이러한 리제너레이션은 자동으로 진행되기 때문에, 시작하기 전에 반드시 확인해야 하는 것들이 몇 가지 있다. 가끔 이것도 컨트롤러가 옵션이라 수동으로 하는 사람들이 있다. 이런 상황에서 실험하고 있는 실험자들을 보면 짠하다. 그거 얼마나 한다고 자기들은 외제차 타고 다니면서 그걸 안사줘가지고... 결국 지켜보는 사람이 없는 상태에서 진행되다 보니, 문제가 생기면 대형사고가 발생하고는 한다. 금요일 퇴근 전에 리제너레이션 버튼을 누르고 떠나는 사람이라면 반드시 다음 사항들을 확인하기 바란다.
1) 냉각수 및 밸브 동작을 위한 공압 공급에 문제가 없는지 확인하라
2) 전기 공급에 문제가 없는지 확인하라.
3) 퍼지가스가 충분히 있는지 확인하라.
4) 로터리펌프의 상태 및 펌핑라인을 확인하라.
위의 사항들을 확인하지 않고 갔다가, 문제가 발생하여 낭패를 본 경우를 꽤 많이 보았다.
실제 사고 사례를 보면,
1) 냉각수에 문제가 있는 상태에서 돌려놓고 가는 경우, 이 경우는 헬륨 컴프레셔가 과열되어 리젠은 안될 뿐만 아니라. 운이 없는 경우 컴프레셔가 고장 날 수 도 있다.
2) 냉각수가 온도가 올라가면서 물라인이 빠지는 경우가 있을 수 있다. 이경우 공급되는 물이 제한 되지 않는 환경이라면, 상상 할 수 있는 최악의 경우를 맞이 할 수도 있다. 어느 학교의 설치 장비에서는 실제로 냉각수를 수도에 연결해서 사용하고 있었는데, 실험실이 반 수영장이 된 경우가 있었다.
3) 공압에 문제가 있는 경우에는 리제너레이션 진공 인터락으로 리젠만 실패 하는 경우가 대부분이다. 크게 장비에 문제가 발생할 소지는 적다.
4) 전기 문제의 경우에는 주로 차단기를 올리지 않고 가는 경우에 많이 발생한다. 크라이오 펌프 차단기의 경우에는 그냥 리제너레이션이 안되고 말지만, 로터리 펌프 차단기를 올리지 않고 가는 경우에는 오일 역류 현상이 발생하여 힘든 시간을 보내게 되는 경우가 있었다.
5) 로터리 펌프 및 펌핑라인 확인의 경우에는 리크가 있는 경우인데, 이것도 역시 인터락이 되어 있다면 크게 문제 없겠지만, 인터락이 안 되 있는 시스템의 경우 오일역류를 경험 할 수 있으니, 주의 해야 한다.
그러면 크라이오 펌프의 재생(regeneration)이란 무엇인가? (보통 이야기할 때 재생이라고 안 하고, 크라이오 펌프 리젠이라고 한다.)
우선 크라이오 펌프는 저장식 펌프에 속하기 때문에 저장된 기체의 양이 한계(이를 크라이오 펌프 배기 용량이라고 함)에 이르게 되면 외부로 방출해서 다시 배기할 수 있는 상태로 되돌리는 과정이 필요하다. 이것을 리제너레이션이라 한다.
왜 크라이오 펌프가 저장식 펌프인가는 구조와 동작 방식을 보면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.(조금만 찾아보면 쉽게 어떤 녀석인지 알 수 있다.)
사실 사용하다 보면, 크라이오 펌프 리제너레이션 과정은 매우 불편하게 느껴진다. 크라이오 펌프와 비슷한 수준의 진공 배기펌프인 터보나 디퓨전 펌프의 경우에는 장비를 켜고 그리 길지 않은 시간을 소모하지만, 크라이오 펌프는 최소 3~4 시간의 리제너레이션 시간을 소비하게 된다.
결국 공정에 따른 펌프의 선택도 중요하지만, 사용 환경 역시 크라이오 펌프의 선택에 중요한 고려 대상이 되어야 한다. 즉 크라이오 펌프를 사용하려면 일정 설비가 되어 있고, 1년 내내 장비의 구동이 멈추지 않고 지속되는 환경에서 사용하는 것이 적합하다.
일반적인 학교나 연구소처럼 낮에 쓰고 저녁에 장비를 끄고 가는 환경이라면, 사용자는 출근과 함게 매일 오전을 리제너레이션으로 시간을 버리게 될 것이다.
그러면 크라이오 펌프의 리제너레이션은 언제 해야 하는가? 계산하는 식이 있고, 이것을 정량화해서 전사적인 관리가 가능 한 것은 삼성 같은 회사나 하고... 물론 주기적으로 하는 것은 장비의 유지 보수 면에서 매우 긍정적이다.
그러면 보통 머리 쓰기 싫고, 계산하기 싫어하는 나 같은 사람들은 어떻게 해야 하는가?
다음과 같은 증상이 보이면 리제너레이션을 해야 할 때가 된 것이다.
1) 일반적으로 사용자가 보고 있는 크라이오 펌프 온도가 20K이상 또는 그에 근접한 경우.
2) 80K쉴드 온도가 130K를 넘는 경우.(통상 사용자는 이게 어디 디스플레이 되는지도 모른다.)
3) 크라이오와 펌프 사이의 메인 밸브(게이트 밸브)를 닫고, 크라이오펌프의 진공도가 5.0E-3 Torr 이상인 경우.
4) 크라이오와 펌프 사이의 메인 밸브 또는 게이트 밸브를 닫고, 크라이오 펌프의 진공도가 계속 흔들리는 경우.
장비를 납품하고, 출장을 다니다 보면 의외로 크라이오 펌프에 진공 게이지를 설치하지 않거나, 펌핑 라인에 설치한 경우를 볼 수 있다.(참 당황스러운 경우인데... 그래도 그런 장비를 잘 쓰고 있는 거 보면 장비의 성능은 역시 사람에 따라서 달라지는 것임을 새삼 깨닫게 된다.) 이렇게 크라이오 펌프에 게이지가 없으면 리제너레이션 및 관리에 문제가 있으므로, 꼭 크라이오 펌프에 게이지를 설치하기 바란다.
그러면 불편하고, 시간을 버려야 하는 크라이오 펌프의 리제너레이션을 언제 할 것인가?
보통 장비를 주기적으로 정지하거나, 휴일, 야간에 진행하는 경우가 많다.
그리고, 통상 이러한 리제너레이션은 자동으로 진행되기 때문에, 시작하기 전에 반드시 확인해야 하는 것들이 몇 가지 있다. 가끔 이것도 컨트롤러가 옵션이라 수동으로 하는 사람들이 있다. 이런 상황에서 실험하고 있는 실험자들을 보면 짠하다. 그거 얼마나 한다고 자기들은 외제차 타고 다니면서 그걸 안사줘가지고... 결국 지켜보는 사람이 없는 상태에서 진행되다 보니, 문제가 생기면 대형사고가 발생하고는 한다. 금요일 퇴근 전에 리제너레이션 버튼을 누르고 떠나는 사람이라면 반드시 다음 사항들을 확인하기 바란다.
1) 냉각수 및 밸브 동작을 위한 공압 공급에 문제가 없는지 확인하라
2) 전기 공급에 문제가 없는지 확인하라.
3) 퍼지가스가 충분히 있는지 확인하라.
4) 로터리펌프의 상태 및 펌핑라인을 확인하라.
위의 사항들을 확인하지 않고 갔다가, 문제가 발생하여 낭패를 본 경우를 꽤 많이 보았다.
실제 사고 사례를 보면,
1) 냉각수에 문제가 있는 상태에서 돌려놓고 가는 경우, 이 경우는 헬륨 컴프레셔가 과열되어 리젠은 안될 뿐만 아니라. 운이 없는 경우 컴프레셔가 고장 날 수 도 있다.
2) 냉각수가 온도가 올라가면서 물라인이 빠지는 경우가 있을 수 있다. 이경우 공급되는 물이 제한 되지 않는 환경이라면, 상상 할 수 있는 최악의 경우를 맞이 할 수도 있다. 어느 학교의 설치 장비에서는 실제로 냉각수를 수도에 연결해서 사용하고 있었는데, 실험실이 반 수영장이 된 경우가 있었다.
3) 공압에 문제가 있는 경우에는 리제너레이션 진공 인터락으로 리젠만 실패 하는 경우가 대부분이다. 크게 장비에 문제가 발생할 소지는 적다.
4) 전기 문제의 경우에는 주로 차단기를 올리지 않고 가는 경우에 많이 발생한다. 크라이오 펌프 차단기의 경우에는 그냥 리제너레이션이 안되고 말지만, 로터리 펌프 차단기를 올리지 않고 가는 경우에는 오일 역류 현상이 발생하여 힘든 시간을 보내게 되는 경우가 있었다.
5) 로터리 펌프 및 펌핑라인 확인의 경우에는 리크가 있는 경우인데, 이것도 역시 인터락이 되어 있다면 크게 문제 없겠지만, 인터락이 안 되 있는 시스템의 경우 오일역류를 경험 할 수 있으니, 주의 해야 한다.
리제너레이션의 과정은 크게 다음 3가지 과정으로 설명 할 수 있는데, 문제를 줄이려면 러프배기 과정 까지는 사용자가 지켜보고 있는 것이 좋다.
1) 승온과정(펌프에 흡착되어 있는 가스를 방출 하는 과정, 주로 질소나 아르곤을 사용).
2) 러프배기 과정(펌프 내부의 압력을 5.0E-2 Torr이하로 펌핑 배기하는 과정).
3) 냉각 강하 과정(펌프를 재가동 하여 정상 상태인 20K이하로 냉각하는 과정).
그러면 리제너레이션 시간을 줄이려면 어떻게 해야 하는가?
1) 승온과 러핑을 빠르게 하는 것이 필요하다.
2) 주요 흡착 가스가 무엇인지 알 필요가 있다.
승온 시간을 줄이기 위해서는 히터를 사용하여, 공급되는 질소가스를 가열하여 공급하는 방법을 주로 사용 하고 있다. 그리고, 적절한 퍼지시간은 1시간이상은 되야 효과가 있다.
사용했던 흡착 가스의 종류를 파악하는 것도 중요한데, 예를 들어 스퍼터의 경우에는 주로 아르곤 가스를 사용하므로, 크라이오 펌프 리제너레이션을 하면서 실온까지 온도를 높이지 않아도 충분히 리제너레이션이 가능 할 것이다. 그러나 수분의 경우에는 0도 이상으로 올려야 효과를 볼 수 있을 것이다. 이러한 경우에는 크라이오 펌프의 온도를 올려야 하므로, 히팅 자켓을 사용 할 필요가 있다.
1) 승온과정(펌프에 흡착되어 있는 가스를 방출 하는 과정, 주로 질소나 아르곤을 사용).
2) 러프배기 과정(펌프 내부의 압력을 5.0E-2 Torr이하로 펌핑 배기하는 과정).
3) 냉각 강하 과정(펌프를 재가동 하여 정상 상태인 20K이하로 냉각하는 과정).
그러면 리제너레이션 시간을 줄이려면 어떻게 해야 하는가?
1) 승온과 러핑을 빠르게 하는 것이 필요하다.
2) 주요 흡착 가스가 무엇인지 알 필요가 있다.
승온 시간을 줄이기 위해서는 히터를 사용하여, 공급되는 질소가스를 가열하여 공급하는 방법을 주로 사용 하고 있다. 그리고, 적절한 퍼지시간은 1시간이상은 되야 효과가 있다.
사용했던 흡착 가스의 종류를 파악하는 것도 중요한데, 예를 들어 스퍼터의 경우에는 주로 아르곤 가스를 사용하므로, 크라이오 펌프 리제너레이션을 하면서 실온까지 온도를 높이지 않아도 충분히 리제너레이션이 가능 할 것이다. 그러나 수분의 경우에는 0도 이상으로 올려야 효과를 볼 수 있을 것이다. 이러한 경우에는 크라이오 펌프의 온도를 올려야 하므로, 히팅 자켓을 사용 할 필요가 있다.
