ISO/TS 20177:2018 真空技術—真空計—ガス放出率を測定および報告する手順 | ページ 6

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

3 用語と定義

このドキュメントの目的のために、ISO 3529-1, ISO 3529-2, ISO 3529-3, ISO 14291, ISO 27894 および以下に記載されている用語と定義が適用されます。

ISO と IEC は、次のアドレスで標準化に使用する用語データベースを維持しています。

3.1

ガス放出率

23 °C で測定またはガス温度T = 23 °C で計算された、真空中で表面を離れる分子の速度 (スループットの単位)

注記1:科学的調査では、脱着とガス放出が区別されます。 1 つ目は表面効果で、2 つ目はバルク (拡散) 効果です。ただし、多くの測定手順では、2 つの効果を区別することはできません。真のガス放出率を測定するには、表面からすべての分子を焼き出しまたは同様の手順で除去します。しかしながら、特に工業用途においては、ベークアウトは不可能であるか、または望ましくない。このため、本書では、「ガス放出速度」という用語には、脱着速度とガス放出速度の両方が含まれます。

注記2:サンプルまたは測定チャンバーの温度は23℃とは異なる場合がありますが、スループットの単位で測定されたアウトガス値は、放出されたガスの温度が23℃であると仮定して計算する必要があります。このようにして、150 °C でのサンプルの測定スループット (23 °C) を述べることができます。

注記 3:真空アプリケーションでは、一般にスループットの単位がガス放出速度に使用されますが、既知のガス放出ガス種については、g/s などの質量流量の単位を使用することもできます。

注記 4:場合によっては、特定のガス種のガス分子が測定システムの周囲の表面に容易に吸着する場合、固有のガス放出率と測定されたガス放出率とが区別されます。固有のガス放出率は、サンプル表面から放出されるガス放出率です。壁の表面での吸着と脱着の平衡に達していない場合、測定値よりも高くなります。このドキュメントでは、平衡が確立されていると仮定していますが、これは水蒸気などの吸収ガスには当てはまらない場合があります。

3.2

幾何学的表面積

表面粗さを含まない、幾何学的寸法から決定される表面の面積

3.3

アウトガスの質量範囲

QMS の質量範囲 1 から、測定された、または予想されるすべてのガス放出ガス種の最大m / z まで

注記 1:この文書の範囲では、アウトガスの質量範囲は 300 です。

3.4

窒素当量ガス放出率

サンプルから放出されるすべてのガスが窒素分子であると仮定した場合の ガス放出率 (3.1)

注記 1:一貫性を保つために、圧力が窒素当量で測定される場合、物理方程式 (コンダクタンスや排気速度など) に含まれるすべての量を窒素で表す必要があります。そうしないと、真空計の同じ窒素測定値が、ガス種に応じて異なる量になる可能性があります (次の例を参照)

例:

水素の処理量がp N2C ここで, 圧力p N2は窒素当量で測定され、 C は実効コンダクタンス (排気速度) であり、 C は水素ではなく窒素について計算または決定された値とします。

3.5

焼き時間

サンプルまたはチャンバーが指定された(焼き出し)温度に維持される時間

注記 1:焼き出し時間には、ウォームアップとクールダウンの段階は含まれません。

参考文献

[1]ISO/IEC Guide 98-3:2008, 測定の不確実性 — 3: 測定における不確かさの表現の手引き (GUM:1995)
[2]ISO 21360-1:2012, 真空技術 — 真空ポンプの性能を測定するための標準的な方法 — 1: 一般的な説明
[3]ASTM E595-93, 真空環境でのガス放出による全質量損失および収集された揮発性凝縮性物質の標準試験方法
[4]Jousten K.、Putzke S.、Buthig J.、「分圧アナライザーの特徴付けとガス放出率の測定のための分圧測定基準」、 J. Vac. Sci. Technol. A 33, 061603 (2015); doi: 10.1116/1.4935432
[5]齋藤和彦、佐藤陽一、伊名吉真、塚原真、「排気経路の切り替えによる低ガス放出材料の測定システム」、バキューム、vol.47, 6-8, 749~752頁(1996年)
[6]「ガス放出データの測定と報告に関する推奨プラクティス」、 J. Vac.理科技術A 20, 1667 (2002)
[7]寺田浩二、岡野隆、超高真空中のポンプの排気速度とガス放出速度を測定するためのコンダクタンス変調法、 J. Vac. Sci. Technol. A 7, 2397 (1989)
[8]H Yoshida H, K Arai, K Kobata ,"標準コンダクタンス素子とコンダクタンス変調法を組み合わせたイオンゲージおよび四重極型質量分析計のその場校正法(SCE-CM法)", Vacuum 101 (2014) 433-439
[9]湊道夫、伊藤義夫、「チタンの真空特性」 、真空科学技術雑誌A 13, 540 (1995)
[10]栗栖H, 村中T, 和田N, 山本S, 松浦成美、戸坂正治、「アウトガスが非常に少ないチタン合金材料」 Journal of Vacuum Science & Technology A 21, L10 (2003)
[11]特許出願中 DE102014200907 A1, 参照ガス放出サンプル
[12]赤石 K, 久保田 Y, 本島 O, 中須賀 M, 船戸 Y, Mushiaki M, 「ポンピング パラメータによるガス放出速度のスケーリング則に関する実験的研究」、 J Vac.理科技術。 A 15, 258 (1997)
[13]「分圧分析のためのプロセス サンプリングの推奨プラクティス」、 J. Vac.理科技術。 A 25, 167 (2007)
[14]H. Yoshida による SCE 出版物、 Vacuum 2012)
[15]「分圧分析のための質量分析計のキャリブレーションの推奨プラクティス」、 J. Vac.理科技術。 A11 、A22 (1993)
[16]暫定基準 AVS, 2.3「質量分析計タイプのガス分析器の校正手順」、 J. Vac.理科技術。 9, 1260 (1972)

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 3529-1, ISO 3529-2, ISO 3529-3, ISO 14291, ISO 27894 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization in the following address:

3.1

outgassing rate

rate of molecules that leave a surface in vacuum, in units of throughput, measured at 23 °C or calculated for a gas temperature T = 23 °C

Note 1 to entry: For scientific investigations, it is distinguished between desorption and outgassing. The first is a surface effect, the second a bulk (diffusion) effect. For many measurement procedures, however, it is not possible to distinguish between the two effects. To measure the true outgassing rate, all molecules from a surface are removed by a bake-out or a similar procedure. A bake-out, however, in particular in industrial applications, is not possible or not desirable. For this reason, in this document, the term"outgassing rate" includes both desorption and outgassing rate.

Note 2 to entry: The temperature of the sample or the measurement chamber may be different from 23 °C, but the measured outgassing value in units of throughput shall be calculated as if released gas would have temperature 23 °C. In this way, it is possible, to state a measured throughput (at 23 °C) for a sample at 150 °C.

Note 3 to entry: In vacuum applications, the unit of throughput is commonly used for outgassing rates, but for known outgassing gas species it is also possible to use the unit of mass flow, e.g. g/s.

Note 4 to entry: In some cases, when outgassing gas molecules of a certain species easily adsorb on the surrounding surfaces of the measurement system, it is distinguished between intrinsic and measured outgassing rate. The intrinsic outgassing rate is the outgassing rate that leave the sample surface. It is higher than the measured one, when no equilibrium of ad- and desorption on the surfaces of the walls has been reached. In this document, it is assumed that equilibrium is established, but this may not be true for absorbing gases like water vapour.

3.2

geometrical surface area

area of a surface determined from its geometrical dimensions, not including surface roughness

3.3

mass range of outgassing

mass range of QMS from 1 to the highest m/z of all measured or expected outgassing gas species

Note 1 to entry: For the scope of this document, the mass range of outgassing is 300.

3.4

nitrogen equivalent outgassing rate

outgassing rate (3.1) when all gases released from the sample are assumed to be nitrogen molecules

Note 1 to entry: To be consistent, all quantities involved in a physical equation (e.g conductance and pumping speed) need to be expressed for nitrogen, if pressure is measured in nitrogen equivalent. Otherwise, the same nitrogen reading of a vacuum gauge could lead to different quantities dependent on gas species (see the following example).

EXAMPLE:

If the throughput of hydrogen is measured by pN2C ここで, pressure pN2 is measured in nitrogen equivalent and C is the effective conductance (pumping speed), C shall be the value calculated or determined for nitrogen, and not hydrogen.

3.5

bake-out time

time for which a sample or chamber is maintained at a specified (bake-out) temperature

Note 1 to entry: Bake-out time does not include the warm-up and cool-down phase.

Bibliography

[1]ISO/IEC Guide 98-3:2008, Uncertainty of measurement — 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995)
[2]ISO 21360-1:2012, Vacuum technology — Standard methods for measuring vacuum-pump performance — 1: General description
[3]ASTM E595-93, Standard test method for total mass loss and collected volatile condensable materials from outgassing in a vacuum environment
[4]Jousten K., Putzke S., Buthig J., Partial pressure measurement standard for characterizing partial pressure analyzers and measuring outgassing rates", J. Vac. Sci. Technol. A 33, 061603 (2015); doi: 10.1116/1.4935432
[5]Saito K, Sato Y, S lnayoshi and S Tsukahara, “Measurement system for low outgassing materials by switching between two pumping paths”, Vacuum, vol.47, 6-8, pages 749 to 752 (1996)
[6]“Recommended practice for measuring and reporting outgassing data”, J. Vac. Sci. Technol. A 20, 1667 (2002)
[7]Terada K., Okano T., Conductance modulation method for the measurement of the pumping speed and outgassing rate of pumps in ultrahigh vacuum", J. Vac. Sci. Technol. A 7, 2397 (1989)
[8]H. Yoshida H, K. Arai, T. Kobata,"In-situ calibration method for ionization gauges and quadrupole mass spectrometers by combining the standard conductance element and the conductance modulation method (SCE-CM method)", Vacuum 101 (2014) 433-439
[9]Minato Michio, Itoh Yoshio, “Vacuum characteristics of titanium” Journal of Vacuum Science & Technology A 13, 540 (1995)
[10]Kurisu H., Muranaka T., Wada N., Yamamoto S., Matsuura M., Hesaka M., “Titanium alloy material with very low outgassing” Journal of Vacuum Science & Technology A 21, L10 (2003)
[11]Patent pending DE102014200907 A1, Referenzausgasungsprobe
[12]Akaishi K., Kubota Y., Motojima O., Nakasuga M., Funato Y., Mushiaki M., “Experimental study on the scaling law of the outgassing rate with a pumping parameter”, J. Vac. Sci. Technol. A 15, 258 (1997)
[13]“Recommended practice for process sampling for partial pressure analysis”, J. Vac. Sci. Technol. A 25, 167 (2007)
[14]SCE publication by H. Yoshida, Vacuum 2012)
[15]“Recommended Practice for the Calibration of Mass Spectrometers for Partial Pressure Analysis”, J. Vac. Sci. Technol. A 11, A22 (1993)
[16]Tentative Standards AVS, 2.3 “Procedure for Calibrating Gas Analyzers of the Mass Spectrometer Type”, J. Vac. Sci. Technol. 9, 1260 (1972)