진공의 기초 5. Throughput Q

이번에는 저번에 공부한 Throughput 일명 쓰루푸트에 대해 더 공부해보려고 합니다. 앞에서 배운 배기속도(Conductance)와 비슷하면서도 좀더 나은 개념으로 볼 수 있는데 Conductance는 단순히 진공시스템에서 배기되는 속도를 말하는것으로 실제로 진공챔버에서 얼마나 많은 분자들이 밖으로 내보내지는지 알 수 있는것이 Throughput이다. 

 

우선 Throughput의 개념을 알기위해서는 챔버내에서 기체의 양을 알아야하는데 챔버내 기체의 양은 압력X체적(부피)로 정의된다. 이것을 풀어서 설명하면 어떠한 부피내에 있는 기체분자의 수(밀도)를 이야기하는데 일반적인 단위는 torr-liter로 주로 사용된다.

 

여기서 압력X체적은 기체의 양을 측정하는 방법이고 여기서 t,즉 시간을 나눠주게되면 그 기체를 나르는(밖으로 빼어 진공을 만드는) 시간당 용량이 되어 이것이 Throughput이 되는것이다. 단위는 torr*l/sec이다.

 

일반적으로 Throughput는 Q의 기호를 가지고 위의 식을 변형하면

 

Q=PV/t이다. 예를 들자면 압력이 4x10-4torr이고 배기속도가 2500l/s이면 Q=2.5X10-3/SECX4X10-4torr이므로 

1torr l/sec이다.

 

여기서 Throughput는 결국 밖으로 내보내는 힘과 같다. 여기서 힘은 펌프를 돌릴 수 있는 전력을 의미하며 와트(watt)로도 표현이 가능하다. 

 

한마디로 더 많은 기체분자를 밖으로 내보내고싶다면(고진공을 원한다면) 펌프의 용량과 그에 해당하는 힘(전력)을 증가시켜야 한다.

 

이게 단순한 진공 기초의 마지막 부분이라 전체적으로 요약하면

 

진공이란 실제로는 존재하지 않고 단순히 진공에 가깝게 어떠한 공간을 만드는 행위를 말하며 진공을 이해하기 위해서는 일정한 면적에 가해지는 기체의 힘, 즉 압력을 이해해야한다. 그 진공은 러프진공, 고진공, 초고진공으로 분류하며 온도와 압력에 영향을 받는다. 이러한 압력은 대가입과 torr, pascal등 다양한 형태의 단위로 쓰이며 여러기체에서는 각각의 압력을 더하는 분압의 개념으로 적용된다. 

 

거기에 기체라는것은 원자의 집합체이며 분자량 amu를 계산 할 수 있고 여기에는 다양한 형태의 법칙들이 있다. 기체의 분자수를 나타내는 아보가드로의 법칙부터 보일과 샤를의 법칙, 그리고 게이-루샥의 법칙까지 다양하다.

 

여기서 기체의 흐름은 컨덕턴스와 그보다 조금 더 진화된 Throughput로 나타내며 컨덕턴스(Conductance)에서는 직렬과 병렬 연결로 인한 계산이 다르다. 이렇게 진공부터 그 안에있는 기체의 흐름까지를 배웠고 다음 시간부터는 진공을 만드는 펌프의 종류와 그 특징들에 대해 서술하도록 한다. 

 

오늘도 봐주셔서 감사하고 질문은 언제나 환영입니다.