NEGポンプ、非蒸発型ゲッターポンプ

NEG pump, Non-Evaporable Getter pump

超高真空で使用される吸着型のポンプ。Al-Zr系の合金を吸着材とし、化学反応を利用して残留ガス、特に水素と水の吸着に有効、すなわち排気速度が高い。超高真空下で残存するガスの主成分は水素であること、機械駆動と電源がなく振動や電磁気ノイズが無い利点があるので、機械的、電気的に高い安定度が要求される透過電子顕微鏡の冷陰極電界放出型電子銃のエミッタ近傍で使用されている。10^-6 Pa以下で使用され、排気速度は水素、水に対して100 L/s以上のものが多い。ただし、吸着材であるAl-Zr系の合金との反応性が低いガス(例としては希ガス、メタン)の排気も必要なのでスパッタイオンポンプ(SIP)と併用される。
蒸発型ゲッターポンプでは、加熱やスパッタリングによって吸着材を昇華させて吸着粒子を作っているが、非蒸発型のNEGポンプでは、バルク状の吸着材または吸着材のパウダーをコーティングした板(図1)を加熱して吸着剤の表面を活性化させ残留気体を吸着させる。

図 1：NEGポンプの模式図

Non-Evaporable Getter (NEG) pump is an adsorption pump that is used at ultra-high vacuum. An Al-Zr alloy is used as an adsorbent to adsorb residual gasses by chemical reactions. In particular it adsorbs effectively hydrogen (H) and water (H₂O); that is, the evacuation speed for H and H₂O is high.
The main element of residual gasses at ultra-high vacuum is H, and the pump does not use mechanical drive and power supply which cause mechanical vibrations and electric-and magnetic-field noise. These advantages enable the use of a NEG pump at the vicinity of an emitter of a cold-field emission electron gun in a transmission electron microscope, which requires high mechanical and electrical stability for high-resolution imaging. The working pressure of the pump is 10^-6 Pa or better. In many cases, its evacuation speed for H and H₂O is 100 L/s or higher. It should be noted that a sputter ion pump (SIP) is used together with a NEG pump because it is necessary to evacuate gasses (e.g. rare gas and methane) having low reactivity with the adsorbent of an Al-Zr alloy.
The Evaporable Getter pump produces adsorption particles by sublimating an adsorbent through heating or sputtering. On the other hand, the NEG pump heats bulk adsorbent plates or adsorbent powder coated plates, and activates the surface of the adsorbent to adsorb the residual gasses to the surface.

Fig. 1. Schematic of NEG pump.