超高真空の簡単な手作り方法や作り方・DIY・レシピ

超高真空の簡単な手作り方法や作り方・DIY・レシピ

超高真空とは我が国の規格で定められた真空のレベルの一つを指しています。我が国の規格で定められた真空のレベルには超高真空以外に、低真空、高真空、低真空と高真空の間のレベルに分類されています。言うまでもなく我々は地上に住んでいる場合が大半ですが、そこでの気圧は1気圧、つまり1000ヘクトパスカル近くの圧力の下で生活しています。地上から離れていけば、気圧が下がっていきます。低真空の場合は地上付近、言い換えると地上0キロメートルから約60キロメートルの位置であり、気圧は1ヘクトパスカル以上の領域とされています。低真空と高真空の間の場合は地上約60キロメートルから約90キロメートル、高真空は約90キロメートルから約250キロメートルの位置になります。超高真空になると地上250キロメートル近くをいく領域となり、気圧も10万分の1パスカルとなり、かなり小さい気圧となります。真空は我々の生活にとっても身近であり、フリーズドライの食品などに利用されています。超高真空などの真空を作る目的はそうした製品を作るなどの目的なのではないかという気もします。また超高真空は吸着した特定の原子などを使った実験などを行う際に欠かせないとされています。

超高真空を作る事の楽しさ

超高真空は地上から250キロメートルも離れた場所での環境となっていますが、そういう環境ではオーロラが発生するような環境、より高い環境であればスペースシャトルが飛んでいる環境になっています。本来であれば超高真空はそういった環境の下でないと経験が不可ですが、真空の環境を作り出せるための装置があれば、真空を作り出せます。なお、真空の環境にしておくと我々が生活している環境とは異なった現象が発生します。代表的な例には水が沸騰し出してやがて蒸発するという現象が実在しています。ただ、動画を見ると水が凝固するという現象も発生するようです。また高いところへ行くと沸騰するための温度が下がると言われていますが、こういう現象には気圧と関わりが実在しています。超高真空などの真空を作り出す楽しみと言えば、我々が普段目にしないか、少ないとされている現象を観察するのが可能である部分であると考えています。また前の段落で記述したように、吸着した特定の原子などを使った実験などを行う場合に超高真空の環境にしておくのが欠かせないとされていますが、そうした実験を行うには不純なモノが混じるコンタミネーションを避けるためだと言われています。

超高真空を作る際に用意する物

超高真空に限らず、真空の環境を作り出す上で、真空ポンプと呼ばれている装置は欠かせないです。そういう手法を使えば簡単に作るのが可能となります。ただ、真空ポンプにはいろいろタイプが実在していて、タイプごとにどのくらいの気圧を下げられるかの違いが異なってきます。一般的に出回っているタイプであるロータリーポンプは高真空と低真空の間の真空のレベルの真空を生み出すのが可能とされていますが、超高真空のレベルまでは作り出すのが不可能です。超高真空のレベルの真空を作り出すにはターボ分子ポンプと呼ばれる真空ポンプなどが不可欠になります。ターボ分子ポンプの場合は、ロータリーポンプとは違って使用するのに油が要らないのが特長であり、きれいなままで使用が可能です。またターボ分子ポンプ以外にイオンポンプというポンプも実在しています。イオンポンプの場合は使用の寿命があるのはネックですが、電圧の増加で超高真空になっているかどうか、簡単にチェックが可能な部分が特長です。ターボ分子ポンプは超高真空を生み出すのに好都合な真空ポンプの一つですが、価格がかなり高いとされているので、取得するのに難しいのではないかという気がします。

超高真空の作り方の手順

前に列挙したようにターボ分子ポンプなどのポンプがあれば、簡単な作り方で作り出すのが可能です。ターボ分子ポンプを使った作り方の場合、チャンバと呼ばれるポンプ内の容器を真空にしてから、チャンバを熱してチャンバの内壁にこびりついている不純なモノを取り除きます。作り方は単純明快です。なお、ポンプの機能だけではなく、真空を作り出す上でチャンバの内壁は重要視されているようです。超高真空にする上で気を付けておきたい箇所が実在していて、チャンバ内に置いておくモノの表面に不純なモノが付いていないかどうかチェックするという部分、そういうモノを素手で触らないように気を付けるという部分です。素手で触ると、チャンバ内のモノに手の脂などが付着して、超高真空になりにくくなるケースが発生するからです。作り方を理解するというのも大切ですが、チャンバ内に置いておくモノを触る場合は素手で触らないという部分、チャンバ内に置いておくモノに不純なモノが付いていないかどうかをチェックするという部分も大切です。要は、ターボ分子ポンプの内側だけではなく実験に使用するための用具もきれいにしておくのが大切です。そうした用具を清潔にしておくのも簡単に生み出すための手法の一つです。

超高真空の作り方のまとめ

作り方は、前の段落で書いたように、ターボ分子ポンプの内側にあるチャンバと呼ばれている容器を真空にして、チャンバを暖めて内側に付着している不純なモノを取り除くという簡単な手法ですが、より手早く作り出すためにはチャンバ内に置いておくモノを清潔し、またそういったモノを素手で触らないようにするというのが大事です。超高真空を作る場合は以上のような事項を理解した上で作るのが大切です。なお、以上に書いたプロセスはターボ分子ポンプなどの精度の高い真空ポンプで作り出すのに不可欠な行為であり、さほど精度が高くないロータリーポンプではより手軽に真空を作り出せます。ただ、ターボ分子ポンプのようなかなり低い気圧を作り出せないです。真空にするお得な部分は、酸化したり水気をしたりする現象が起こりにくくなるので、そういった現象に弱い製品の品質を保つという部分、保存が可能なフリーズドライの食品を作り出せるという部分、空気抵抗を減らすという部分、熱が伝導しにくいという部分などが列挙されていて、科学の実験を行う以外にも役立っていると言えます。また我々の生活で使用される場合がある魔法瓶、掃除機も真空の特質を使用した道具とされています。

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