差動排気方式

質問

真空機器を作る際に差動排気という方法がよく使われますよね。
何となくは理解しているつもりなのですが、詳しい定義がよく分かっていません。
どなたか詳しい方、解説していただけないでしょうか。

今のところ「２つ以上のチャンバーを接続して段階的に圧力が下がるように個別に排気すれば、最終段の圧力をうまく下げられる」という理解をしているのですが、単に１つのチャンバーにポンプを複数つけるのに比べてどこが具合が良いのかはっきりしません。あるいは基本的な理解が違っているでしょうか？

また実際に設計をするとなると、チャンバー間のコンダクタンスを相当上手に調整しないとうまく働かないような気もします。この辺の設計法を解説したURLなどもありましたら、よろしくお願いします。

回答No.1

kuniuni · ベストアンサー

差動排気（差圧排気）とは、真空系内でことなる圧力レベルのチャンバー（AとB）が配管で接続されているとき、例えば極端な話、ガスを使うとかしてAを割と高い圧力に保ち、Bをいい真空に保ちたいとき等に使われる排気法です。この場合、Bを高真空にしたいので、A→B→ポンプ（メインポンプ）のように接続しようと考えます。すると、Aの方が圧力が高いので、気体はA→Bに流れます。この状態で、Bを十分よい真空にしようとすると、Bにつながったメインポンプの排気はかなりたいへんです。このとき、AとBの間に適当な大きさの容器を用意し、ここにポンプを接続します。こうするとA→Bの気体の大部分は、中間容器のポンプにより排気され、メインポンプの負担が軽くなります。中間の容器とA、Bの間の口の大きさはできるだけ小くし、できるだけコンダクタンスを小さくした方が効率よいです。また、一段では不十分な場合は、何段もかませることもできます。

この作動排気は、放射光のビームラインなど、非常に高い真空を要求される系でも利用されています。何十ｍ、長いもので、うん百ｍのという長いビームライン。大小さまざまなチャンバーが途中途中に何台もあるライン、幾つものポンプユニットが上手に設置され、高真空が保たれています。効率よくポンプをセットしないと、こんなライン、とてもじゃないですが高真空を保てませんものね。

あと、ポンプは沢山つなげれば高真空がつくれるわけでもありませんので、念の為。「ポンプとは気体を吸い込んでは排気するもの」ではなく、「ポンプに飛び込んできた気体分子の何％かを捕まえ、再びチャンバーの中へ戻らないようにするもの」です。

キチンとした設計に関しての適当なURLは、ごめんなさい、しりません。
とにかくやってみるか（乱暴！？）、やっている人に直接聞くのが一番早いので、例えば、
「真空技術入門セミナー 」
http://www.tic-co.com/seminar/20010660.htm
などのようなセミナーとかに出てみるのも手です。
講師の方に質問したら答えやヒントがいただけると思います。

お礼

なるほど…。複数のチャンバーというより、チャンバー同士をつなぐ箇所を排気するという理解が正しいようですね。
チャンバーとの間のコンダクタンスの問題については、少し自分で計算してみようと思います。
お礼が遅くなりましたが、ありがとうございました。