Model Low-pressure Gas Flow in Vacuum Systems
with the Molecular Flow Module


Understanding and Predicting Free Molecular Flow

진공과 관련된 공학자들과 과학자들은 진공 시스템을 설계하고 저압의 가스흐름을 이해 및 예측 하기 위하여 Molecular Flow 모듈을 사용합니다. 이러한 해석 툴의 사용은 진공 시스템에 대한 이해를 향상시키고, 프로토 타입을 제작하는 데 사용되는 비용을 줄이며, 개발 속도를 높일 수 있기 때문에 널리 보급되고 있습니다. 진공 시스템은 일반적으로 프로토 타입을 제작 하는 데 드는 비용이 많습니다. 따라서 설계 프로세스에서 해석을 많이 사용하면 상당한 비용 절감이 가능합니다. 진공 시스템 내부의 가스 흐름은 기존 유체 흐름과는 다른 물리학에 의해 설명될 수 있습니다. 저압에서, 가스 분자의 평균 자유경로는 시스템의 크기와 비슷해지며, 가스 희박현상이 매우 중요해집니다. 유동 체계는 가스에 대한 유동 기하학의 크기와 분자의 평균 자유경로의 비율을 나타내는 Knudsen 수(Kn)를 통해 정량적으로 분류됩니다.

Flow Type Knudsen Number
Continuum flow Kn < 0.01
Slip flow 0.01 < Kn < 0.1
Transitional flow 0.1 < Kn < 10
Free molecular flow Kn > 10


Microfluidics 모듈은 슬립 및 연속 유체 흐름을 모델링하는데 사용된다면 Molecular Flow 모듈은 자유 분자 흐름 체제에서의 유동 흐름을 정확하게 시뮬레이션 하도록 설계되었습니다. 역사적으로 이러한 자유 분자 흐름에서의 모델링은 직접적인 몬테 카를로(DSMC)방법으로 모델링되 었습니다. 하지만 이 방법은 시스템을 통해 많은 수의 무작위된 입자들의 궤도를 계산함으로 인하여 모델링 프로세스에 통계적인 노이즈를 발생시킵니다. 따라서 진공 시스템에서 발생하는 것과 같은 저속 유동 흐름의 경우 DSMC에서 발생하는 노이즈로 인하여 시뮬레이션의 실행이 불가합니다


Accurate Modeling of Low-Pressure, Low-Velocity Gas Flow

Molecular Flow 모듈은 이전에 사용할 수 없었던 시뮬레이션 기능을 제공하여 복잡한 형상의 저압 가스 흐름을 정확하게 모델링 합니다. 반도체 처리, 입자 가속기 및 질량 분석기에 사용되는 것을 포함한 진공 시스템의 시뮬레이션에 이상적으로 적용될 수 있습니다. 작은 채널(예: 셰일 가스 탐사 및 나노 사이즈 다공성 매질 내에서의 유체 흐름)에서도 적용 할 수 있습니다. Molecular Flow 모듈은 각도 계수법(Angular Coefficient method)를 사용하여 정상 상태의 자유 분자 흐름을 시뮬레이션하여 분자 플럭스, 압력, 수 밀도 및 열유속을 표면에서 계산 가능합니다. 수 밀도는 주변 표면의 분자 자속으로부터 도메인, 표면, 모서리 및 점에서 재구성 될 수 있습니다. 등온 및 비등온 분자 흐름을 모델링하고 가스 분자로부터의 열 플럭스 역시 계산할 수 있습니다.

이온 주입기에서, 빔 경로를 따라 나오는 가스 방출 분자의 평균 개수 및 밀도는 설계 상 성능지수로 사용 됩니다. 이것은 반드시 한 축을 기준으로 한 웨이퍼 회전 각도를 이용한 함수로 계산되어야 합니다.

이온 주입기에서, 빔 경로를 따라 나오는 가스 방출 분자의 평균 개수 및 밀도는 설계 상 성능지수로 사용 됩니다. 이것은 반드시 한 축을 기준으로 한 웨이퍼 회전 각도를 이용한 함수로 계산되어야 합니다.



Free Molecular Flow 인터페이스에서 사용할 수 있는 각도 계수 방법과 Mathematical Particle Tracing 인터페이스를 사용하는 Monte Carlo 방법을 모두 사용하는 RF 커플러를 통한 전송 확률 (Particle Tracing 모듈 필요)

Free Molecular Flow 인터페이스에서 사용할 수 있는 각도 계수 방법과 Mathematical Particle Tracing 인터페이스를 사용하는 Monte Carlo 방법을 모두 사용하는 RF 커플러를 통한 전송 확률 (Particle Tracing 모듈 필요)



Product Feature

  • 각도 계수법을 이용한 등온 및 비등온 유동
  • 도메인, 경계, 모서리 및 점에서의 수 밀도 재구성
  • 여러 종
  • 유입 경계에 대한 확산 유속, 증발 및 저장 조건
  • 유출 경계를 위한 총 진공 및 진공 펌프 조건
  • 가스 방출, 열 탈착, 흡착 및 벽 증착 조건
  • 비 등온 유동에 대한 추가적인 온도 경계 처리
  • 전체 형상 또는 표면부에만 격자 처리



Application Areas

  • 진공 시스템
  • 반도체 프로세싱 장비
  • 물질 가공 장비
  • 초 고진공 화학 기상 증착 (UHV / CVD)
  • 이온 주입
  • 충전 교환 셀
  • 열 증발