オイルフリーの真空を作り、ポンプ内の炭化水素蒸気に対処する方法

蒸気ポンプ液、オイルの蒸気、ロータリーポンプの潤滑剤、およびそれらの分解生成物の逆流は、真空のさまざまな作業プロセスが著しく妨げられる可能性があります。そのため、特定のアプリケーションでは、炭化水素の蒸気の存在を確実に排除するポンプやデバイスを使用することをお勧めします。

炭化水素は、オイルやガスなどの日常的な燃料の基礎となる炭素と水素からなる化合物です。ポンプから、このような炭化水素を除去することで、最終的に運用コストとメンテナンスコストが削減されます。炭化水素を除くガスは、さまざまな方法で対処できます。一部のポンプタイプには、このプロセスに適したものもあります。つまり、ポンプの種類を選択する際には、以下の要素を考慮する必要があります。

低真空領域（1013～1 mbar）

ロータリーポンプの代わりに、大型のウォータージェット、スチームエジェクター、またはウォーターリングポンプを使用できます。バッチ排気、およびスパッタイオンポンプ用の炭化水素を含まないフォアバキュームの生成には、吸着ポンプが適しています。やむを得ず油封式ロータリーベーンポンプの使用する場合は、基本的に2段式ロータリーベーンポンプを使用する必要があります。これらのポンプの吸気ポートから逆流する少量のオイル蒸気は、ポンプラインに挿入された吸着トラップ（ロータリーポンプのアクセサリーのページを参照）によってほぼ完全に除去できます。

中真空領域（1～10^-3 mbar）

この圧力領域で大量のガスを排気する場合、蒸気エジェクターポンプが最適です。水銀蒸気エジェクターポンプを使用すると、完全にオイルフリーの真空を生成できます。予防策として、有害な水銀蒸気が容器に入らないように、液体窒素で冷却したコールドトラップを挿入することをお勧めします。a）に記載されている中真空吸着トラップを使用すると、2段式ロータリーベーンポンプで10^-4　mbar未満までほぼオイルフリーの真空を生成することができます。

完全にオイルフリーの真空は、中真空領域で吸着ポンプを使用して生成できます。軽希ガス用のこれらのポンプのポンプ動作は小さいので、最初に空気を充填した容器は10^-2 mbar程度までしか排気できません。吸着ポンプで10^-3　mbar以下の圧力が得られるのは、排気する混合ガスにネオンやヘリウムが含まれない場合のみです。このような場合は、まず窒素を注入してからポンプで排気することで、容器内の空気を排気すると便利です。

高真空および超高真空領域（< 10^-3 mbar）

排気が必要な圧力領域でガスが大幅に発生している場合は、ターボ分子ポンプまたはクライオポンプを使用する必要があります。スパッタイオンポンプは、プロセスが大量のガスを放出しない密閉システムで、可能な限り低い圧力を長期間維持するのに特に適しています。また、磁気浮上式ターボ分子ポンプも、炭化水素を含まない真空を保証します。ただし、これらのポンプがオフになっている間は、オイル蒸気がポンプを通って容器に入ることがあります。適切な方法（例えば、絶縁バルブを使用したり、アルゴンでの容器の通気）によって、ポンプが停止しているときに、容器壁の汚染を防ぐことができます。ターボ分子ポンプで「炭化水素を含まない真空」を生成することに重点を置いている場合は、ダイヤフラムポンプを備えたハイブリッドターボ分子ポンプ、またはスクロールポンプと組み合わせた従来のターボ分子ポンプをオイルフリーのバックポンプとして使用する必要があります。

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