真空チャンバ-大気圧復帰後の圧力低下

Question

先日から困っております。
チャンバ-を真空引き（5pa程度）した後にN2でパージして大気圧迄復帰
させております。チャンバ-噴出し口には拡散フィルターが取り付けてあります。大気圧+2kpaでN2パージを終了させてます。その後、直ぐに何故か圧力がが低下していき大気圧-1Kpa迄低下します。拡散フィルターを取り外すとそのような現象は発生しません。拡散フィルターが何かを起こしているのは間違いないのですが、全く原因がわかりません。どなたかご助言お願い致します。

Answer

拡散フィルタの位置と真空計の位置関係とかチャンバの形状、容積によりますが、
パージして真空計付近の圧力が所望の数値に入っていたとしても、圧力にはある程度の分布がありますから、時間を置くと変化してしまうことは経験上ありました。真空計とパージガスの距離が拡散フィルタを外すことで遠くなったという事は考えられないでしょうか？ちなみに、ここで言う距離は、ガスが到達する時間的な距離で物理的な距離ではありませんが（わかりにくい表現ですみません）。

Answer

Kさん正しそうです。が、実験の数値の意味がよく分からないです。

＞ただ、真空引き～N2パージ終了迄のチャンバ-内の温度変化は測定できてません。
ということは、大気中でしか調べなかったわけですね。
チャンバ内の温度はわからないということでしょうか。

くどいようですが、温度変化を疑っています。
（フィルタに入るときの窒素ガスの圧力があまり高くないものと仮定しています。）

気体の膨張は、気体に仕事をさせたということで、これが温度の低下となります。
5Pa中に、たとえば101kPa（大気圧）で放出すると2万倍の膨張となりますのでものすごく冷えると思います。
ただ、この圧力差は最初だけですね。
でもフィルタがパージの最初のうちだけでも冷えると影響するのではないでしょうか。
フィルタなしなら、冷えた窒素ガスはあとから入って来た窒素ガスとすぐ混じるので、
影響しないという違いが考えられます。

できたらチャンバ内温度を測ってみてください。
体積が変わらなければ、温度が9度C下がると圧力が3kPa下がります。

まさかとは思いますが、圧力計が気流の直撃で影響を受けるというはなしではないですよね？念のため。

Answer

容積などが解らないので、想像です。

フィルターはスポンジ状のステンレス板といった感じでしょうか。
N2 パージの際フィルター内部が真空状態のままのこり、N2 閉止後フィルターの内部に N2 が吸い込まれていき、N2 量が大気圧に戻るのに十分でないため最終的に減圧状態に至ってしまう。

たとえて言うならば乾いたスポンジが水を吸収するかのごとく、フィルターが N2 を吸収してしまうのではないでしょうか。

N2 ラインに減圧弁をつけて 2kPa に設定し、N2 ブローを数分間放置してみるとどうなりますか？

Answer

大気圧+2kpa→大気圧-1Kpaというこは、
真空引きされていることを指すように思います。

よって、拡散フィルターが直接原因ではなく、
真空引きラインのチャンバーの直前バルブが
出流れ・シートリークしている可能性が考えられます。

私の勘違いもあると思いますし、
フロー等がわからないので、同じくあてずっぽうです。

Answer

温度変化はどうなっているでしょうか。
窒素なら化学反応ではなさそうですから。
拡散フィルタがわからないので当てずっぽうですが。

真空チャンバーの大気圧復帰後に圧力低下