イオンゲッターポンプ（スパッタイオンポンプまたは単にイオンポンプとも呼ばれます）は、可動部品やバルブを使用せずに超高真空（UHV）を生成します。 4094>

イオンゲッターポンプは、隔離されたチャンバー内に大きな磁場を必要とし、アセンブリに電子を引き込むために高電圧を使用します。 ポンプは、一連のセル内のゲッター材料のスパッタリングと、生成されたイオンの注入または埋没に依存しています。

化学吸着（ゲッター）および物理吸着（イオン）によってポンプされたガス分子は、今では永久に「結合」しており、チャンバー内の圧力に「寄与」することができません。

プロセスは非常に広範囲かつ複雑なので、このブログでは、イオンゲッター ポンプの仕組みとその使用方法を説明したいと思います。

WORKING PRINCIPLES

イオンゲッターポンプでは、真空度が約10-4 mbar以下になるまで、最初のポンピング（通常はターボ分子ポンプの組み合わせで管理）を使ってバルクガスを除去します。 これによって電子が円筒形の陽極管アセンブリに「引き込まれる」。 4094>

生成されたイオンはチタンの陰極板に衝突し、電子は真空チャンバーの外にある永久磁石（電界強度0.12Telsa）により螺旋状の軌道に束ねられ、プラズマ放電を形成する。 その後、分子/ガスイオンを注入(物理吸着)することでポンピングすることができる。 この衝突により、陰極の格子からチタン原子がスパッタリングされます。 この結果、スパッタリングされた膜の周囲の表面に析出物ができる。

fUNCTIONAL PRINCIPLES

イオンゲッターポンプ素子には、従来のダイオード（CV）、微分イオン（DIまたは貴金属ダイオード）、三極の3種類があります。 それぞれのタイプには、以下のような利点と欠点があります：

1. CV/ダイオードポンプ

CV/ダイオードイオンポンプ素子は、反応性ガスの送液速度が最も速く、真空度や電気的安定性に優れています。

2. DI/Noble Diode

DI/Noble Diode は CV/Diode よりわずかに低いイオン排気速度で、希ガス排気は CV の 80% を維持し、安定して行われるようになりました。

3. 三極管

三極管はメッシュ状になっています。 安定した希ガス圧送が可能で、CV圧送速度の80%を維持し、起動圧力も高い。

ポンプの違いは何ですか？

従来のポンプ、差動ポンプ、三極ポンプの主な違いは、使用するカソード材料です。

CV/ダイオードポンプの場合、カソード材料はチタンで作られています。 チタンの陰極は、化学吸着によって送液できるゲッターガスと反応します（N2、O2、H2、CO、CO2水蒸気、軽炭化水素など）。 非反応性の希ガスは主にイオン注入によって圧送されるため、CV/ダイオードポンプは希ガスの圧送速度が著しく低下します。

DI/ノーブルダイオードポンプでは、チタンの代わりにタンタルがカソード材料として使用されています。 タンタルは非常に硬く、原子量の多い材料です。 そのため、チタンよりもはるかに高いエネルギーで、希ガスイオンを中性粒子として反射します。 そのため、電極への注入深度が非常に高く、物理吸着（トラッピング）ができるのです」

最後に三極。 三極はCVやDIと異なり、リングを接地し、陰極に負電圧のチタンリングを使用する構成になっています。 多くの場合、ポンプ容器の内壁が第3の電極（接地電位）となります。 その結果、揚水速度や安定性が高くなる。

さまざまなポンプ要素に関する詳細については、以下のビデオをご覧ください:

Applications and advantages

イオン ゲッター ポンプは 10-5 ～ 10-12 mbar の範囲で作動し、分子線エピタキシー (MBE) や表面分析 (例: CVD) など、一般的な UHV システムでよく使用されています。 走査型トンネル顕微鏡）、その他の表面分析装置、そして衝突型加速器やシンクロトロンなどの高エネルギー物理学で頻繁に使用されている。

超高真空を生成するだけでなく、イオン ゲッター ポンプは次のような特徴があります:

• 完全に炭化水素フリー、
• 高温での動作可能、
• 放射線/電磁場への高い耐性、
• 可動部がない（したがって振動もない）こと。

また、再生が不要なため、カソードの交換などのメンテナンスが少なく、（多くの真空ポンプと異なり）吸入口の隔壁がなくても使用可能です。 これらの利点から、イオンゲッターポンプは高精度な装置に向いている。 しかし、希ガスの送液が苦手であること、高電圧と磁場を必要とすること、始動時の圧力を発生させるためにターボ分子ポンプなどの二次ポンプが必要であることなどの欠点があります

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