저온 동결 트랩 장치의 특성과 사용분야

안녕하세요 대학교실험실, 기업부설연구소를 대상으로
맞춤형 실험장비 및 시제품을 맞춤제작하고 있는 에이비랩솔루션입니다.

https://blog.naver.com/ablab2016/223781602973

연구·개발을 위한 실험장비 맞춤 설계/제작

 

---

저온 동결 트랩 장치

 

 

1. 개요

저온 동결 트랩(cryogenic freeze trap)은 극저온 환경을 이용하여 기체 및 수분을 포집하거나 제거하는 장치이다. 주로 실험실 및 산업 환경에서 진공 시스템의 보호, 불순물 제거, 기체 분석 등을 목적으로 사용된다.

2. 원리 및 구조

저온 동결 트랩은 일반적으로 액체 질소(LN₂) 또는 극저온 냉각기를 이용하여 온도를 낮추는 방식으로 작동한다. 주요 구성 요소는 다음과 같다.

• 냉각 매체: 액체 질소 또는 극저온 냉각 장치
• 트랩 챔버: 냉각된 표면에서 기체 및 수분을 응축 및 동결시키는 공간
• 배관 및 연결부: 진공 시스템과의 연결을 위한 배관 및 실링 구조

냉각된 트랩 표면에 도달한 기체는 응축 또는 승화 과정을 통해 포집되며, 이를 통해 진공 시스템의 오염을 방지하고 원하는 가스만을 선택적으로 제거할 수 있다.

3. 특성

• 고효율 불순물 제거: 수분, 유기 화합물 및 저온에서 응축 가능한 기체를 효과적으로 제거
• 진공 시스템 보호: 진공 펌프의 오염 방지 및 수명 연장
• 선택적 기체 포집: 특정 온도에서 동결되는 성질을 이용하여 특정 기체만을 포집 가능
• 다양한 냉각 방식: 액체 질소뿐만 아니라 기계식 극저온 냉각기도 사용 가능

4. 사용 분야

저온 동결 트랩은 다양한 실험 및 산업 분야에서 활용된다.

• 진공 증착 및 반도체 제조: 수분 및 유기 화합물 제거를 통해 증착 품질 향상
• 가스 분석 및 분리: 특정 성분의 가스 포집 및 분석에 사용
• 제약 및 생명과학 연구: 용매 제거 및 동결 건조 공정 지원
• 우주 및 극저온 연구: 극저온 환경에서의 가스 동결 및 연구 지원

5. 결론

저온 동결 트랩은 실험실 및 산업 현장에서 필수적인 장비로, 고순도의 환경 유지 및 기체 분석 등에 널리 사용된다. 적절한 냉각 방식과 사용 조건을 고려하여 설계 및 운용할 경우, 다양한 연구 및 공정에서 높은 효율을 제공할 수 있다.

참고문헌

1. O'Hanlon, J. F. (2003). A User’s Guide to Vacuum Technology. Wiley-Interscience.
2. Roth, A. (1990). Vacuum Technology. Elsevier.
3. 한국진공학회 (2015). 진공 기술과 응용. 청문각.