排気原理
ターボ分子ポンプの排気原理は、1958年にドイツのBeckerが考案した、タービン翼を利用したターボ分子ポンプ(Turbo Molecular Pump)が基本となりました。分子流領域では、気体分子の数密度が非常に小さく、気体分子が他の気体分子と衝突することなく、壁面（タービン翼）とのみ衝突することを利用した排気原理です。タービン翼を多段に配置し、各段の翼が気体分子を後段に送ることで、気体を圧縮し、吸気口側の圧力を下げていきます。この構造のポンプが製品化されました。
その後、半導体・電子部品等で、粘性流や遷移流（中間流）領域で、気体を流し、成膜やエッチングを行うプロセスが急速に普及し、ターボ分子ポンプは遷移流・粘性流領域まで排気領域を広げる必要が出てきました。遷移流・粘性流領域では、分子の数密度が増え、分子間の衝突が主となってきます。このため、気体粘性を利用するモレキュラードラッグポンプ（Molecular Drug Pump）や、MDPの一つの形式である、ねじ溝ポンプ を排気側に配置した複合型の採用が進みました。
分子流、遷移流、粘性流の具体的な圧力領域は、管直径、ガスの種類、温度、等の条件により異なります。管直径68mm、20℃、空気という条件では、分子流領域（0.33Pa以下）、遷移流領域(0.33～10Pa)、粘性流領域(10Pa以上)になります。
ターボ分子ポンプの構造
翼の構造は、毎分数万回転で回転するロータ翼（③）と静止しているステータ翼（④）が交互に多段に組み合わさって配置されています。（図2）
吸気口に近い部分は「タービン翼」、吸気口に近い部分は「ねじ溝構造」を採用した複合構造になっています。（図3）
【図２】ポンプ構造図
【図３】ポンプ断面図
ロータに関連する主要部品は、「磁気軸受⑥⑦」があり、ラジアル磁気軸受（１軸）、アキシャル磁気軸受（２軸）で回転するロータ翼を支えます。また、緊急停止時等に安全にロータを支える「タッチダウンベアリング⑧」、ロータを毎分数万回転させるための「高周波モータ①」と「シャフト②」等です。これらが、SUS、アルミ製のケーシング内に組み込まれ、周囲が真空で囲まれているため、発生する熱を適切に排熱する技術も重要です。
電源装置（⑬）は「磁気軸受⑥⑦」「高周波モータ①」を制御しています。構造図ではポンプ電源が一体となったモデルですが、電源部とポンプ本体が別となっており、電源ケーブルでつなぐモデルもあります。使われる真空装置側からのご要求で選択頂いています。
排気流量の向上
遷移流から粘性流にかかる領域でより大量のガスを排気したい、圧力を下げたい、という顧客の要求は高まっていますが、この領域の排気原理は複雑です。複合翼の解析技術の向上を進め、顧客の細かな要求に対応しポンプ性能の諸元を進化させています。3000L/sクラスでは、同じ排気流量で圧力を下げることを達成しています。（図４）
【図4】排気特性の改善
高い圧縮比、高背圧
タービン翼とねじ溝構造の特長を活かして、高い圧縮比と高背圧を実現できるシリーズもラインアップしています。TMP-B300形では、水素に対し、１×10⁵の最大圧縮比を持つことで高い到達真空度（10⁻⁸Paオーダ）を達成し、高い排気口圧力（背圧）が許容できるため、バックポンプ（ターボ分子ポンプの排気側で、大気圧まで排気する真空ポンプ）の選択の幅が拡がります。
TMP-B300形
【図5】TMP-B300 形 圧縮比曲線
