液体ヘリウム
利⽤ガイド②〜具体的な取り扱い〜

問合せ先：理学部極低温室

内線2875

＜利⽤について＞
保管
液体ヘリウムは専⽤容器に保管していても、少しずつ蒸発しています。容器を密閉してしまうと蒸発ガスが⾏き場を失い、容器内で圧縮され⾼圧状態になってしまいます。保管時は必ず液体ヘリウム容器を回収ホースにつないでください。また、つないであっても経路上のバルブが閉まっていると意味がありません。バルブが開いている事も必ず確認してください。
１⽇の蒸発量：容器容量の1〜2パーセント（100L容器で 1〜2L/⽇）
回収ホースにつながっている

回収ホースにつながっている① 回収ホースに必ずつなげる

バルブ
「開」

バルブ
「開」

② 経路上のバルブは開いているか確認

持ち出し
千葉⼤学では利⽤予約はありません。充填済み容器を常に⽤意しておきますので、ご都合に合わせてお持ちください。
①液量⼀覧（ホワイトボード）より容器の液量、および容器の形状（細い/太い/背が低い）を確認して、お好みの容器を選んでください。
ホワイトボード液量が書いてある②記録簿の「出荷」欄に容器番号、研究室、⽇付、持ち出し液量を記⼊します。容器液量は毎朝検量しておきますのでホワイトボードを確認してください。週末などで検量記録が最新でない時は空欄にしておいてください。週明けに検量し経過⽇数から逆算します。

記録簿

③容器を回収ホースから外して持ち出してください。脱着部分の継⼿（⾦具）は⾃動開閉構造となっており、つないだ時ガスが流れ、外すとガスは流れません。容器のバルブ、回収配管のバルブはともに開いたままの状態で操作不要です。
バルブは開いたままで平気流れません

流れます④取り外した回収ホースは、回収管やバルブなどに引っ掛けておいてください。床には置かないでください。傷やほこりが付いてしまいます。

引っ掛ける

床置きはNG

運搬①運搬は⼆⼈以上で⾏いましょう。⼀⼈で運搬する場合、段差での転倒や⼿が離れてしまった場合の暴⾛など、対処できない危険性があります。⼆⼈以上で運搬していれば、危険を回避できます。

⼆⼈以上で運べば、危険回避につながる②持つ箇所は胴にあるハンドルを使いましょう。上部のガードリングは運搬⽤のハンドルではありません。⾼い位置を押して運搬すると、重⼼が⾼いので、つまずくと転倒しやすくなります。なお、重⼼が低い容器はハンドルが無い事もあります。⽚⼿はガードリング、もう⽚⼿は胴に添えましょう。

胴にあるハンドルを使う無い場合でも胴に⼿を添える③極低温室の段差はスロープを利⽤しましょう。建具の段差は⾒た⽬以上に⼤きく、簡単に引っ掛かります。ドア内側にスロープを⽤意してありますので、これを敷いて段差を回避してください。

出⼊⼝は段差がある

これでスムーズに④エレベーターを利⽤する場合は同乗厳禁です。地震や停電などが起こった場合、転倒してこぼれたり、⻑時間にわたり閉じ込められる可能性があるため、酸⽋事故防⽌のための措置です。
運搬⽅法は、出発階で容器を乗せ固定・警告表⽰設置後、無⼈で出発させます。⽬的階で別の⼈が容器を下ろします。

警告表⽰をします

⾞輪ロックも忘れずに

返却①運んできた返却容器の回収⼝が濡れていないか確かめます。
使⽤直後で冷えて結露している時は、備え付けのドライヤーで暖めてウェス（ティッシュ）で⽔分を拭きとり完全に乾燥させます。濡れたまま回収ホースへつなぐと回収ガスに⽔蒸気が混⼊してしまいます。
拭き取り⽤
ウェス

ドライヤー

実験室で液体ヘリウムを汲み出した直後に返却しようとする場
合、回収⼝に低温のガスが多く流れるため冷たくなり、空気中の⽔蒸気が結露して濡れてしまいます。

⼗分に暖めるよく拭き取る②空いている回収⼝に容器をつなげます。場所はどこでも結構です。継⼿は確実につながっているか確認します。
確実に差し込む

引っ張っても抜けないか確認③つないだ容器のヘリウムガス回収経路が開通しているか確認
します。
バルブ
OK！

バルブ
OK！

④記録簿に返却⽇を記⼊します。研究室名、容器番号から出荷時の記録を⾒つけて、その記録の「戻り」欄に記⼊してください。
※容器液量は研究室で量った場合と、極低温室で量った場合で経験上異なる傾向があります。そこで出荷時と同条件にするため、極低温室で量ることにします。検量は職員が⾏いますので、記録簿への液量の記⼊は不要（空欄でOK）です。

⑤すべて容器がつないであり、空いている回収⼝が⾒当たらない場合は、臨時の回収⼝につないでください。回収⼝の位置図を記録簿のすぐ上に位置図が貼ってあります

貼ってありますのでご参考ください。

作業⽤のポート2⼝

裏の機械室のポート4⼝

回収⽤
圧縮機

液化⽤
圧縮機

回収⽤
圧縮機

16 15 14 13

9 108765ヘリウム
液化装置

記録簿

液化ヘリウム
貯槽

臨時

12 11

4 3 2 1
回収⼝ポートの位置図

居室

液⾯検量
液体ヘリウムの液量測定の⽅法として気柱振動を利⽤して、その振動数の変化から液⾯を⾒つける⽅法があります。液体ヘリ
ウム容器内へ物体を挿⼊すると、その熱で液体ヘリウムが蒸発・膨張して細かい振動が起きます。
挿⼊物を細い管状のもの（細パイプ）にして、上端に柔らかく振動しやすいもの（シリコンスポイト）をセットすると、この振動を感度良く検知できます。
振動数

気相：速い

振動数

液相：遅い

液体ヘリウム容器内へ下図のような検量棒を挿⼊すると上部の柔軟部が「プルプル」震えます。この振動数はパイプ下端の位置が気相にある場合と、液相にある場合とで異なります。つまり振動数の変化した時のパイプ下端の位置が液⾯の位置です。

フィルム式はすぐ破けるのでスポイトがお勧め

容器の底までの深さを検量棒にマークしておき、振動数が変化する位置までの移動量が、残液の深さになります。測定した深さを容器付帯の液量換算表で確認すれば、残液量を求めることができます。

移動量＝

マーク

振動数は遅い残液の深さ

振動数は遅い振動数が速くなる（変化点）

なお、液体ヘリウム容器の底にはヘドロ状の固体空気が堆積していて、検量棒が詰まる事があります。容器の底までの深さをあらかじめ油性ペン等で検量棒にマークしておけば、検量棒を毎回底まで挿⼊することが避けられるので、検量棒が詰まる事を回避できます。さらに不必要な蒸発の防⽌にもつながります。
また、検量棒にはゴム栓を装着させます。これにより開⼝部からのヘリウムガスの噴出や空気の侵⼊を防ぐことが出来ます。

（参考）検量⽅法①検量棒にはゴム栓（シリコン栓）を装着します。検量開始時に付帯のゴム栓を検量棒の最下部へ移動しておきます。

②容器のキャップを外します。バルブは閉じたまま検量棒の先端を開⼝部へ挿⼊してゴム栓を押し込みます。検量棒は先端が少ししか挿⼊されていないので、ぐらつきます。検量棒を垂直に⽀えます。

③バルブを開きます。ゴム栓をしてあるので空気の侵⼊・ヘリウムガスの噴出は極⼒防げます。

④検量棒をゆっくり挿⼊します。室温の検量棒は液体ヘリウム温度に⽐べ⾮常に⾼温であるため、急激に挿⼊すると、容器内部のヘリウム冷ガスが膨張、液体ヘリウムが異常に蒸発してしまいます。過剰な蒸発損失を防ぐため付帯のバルーンの膨らみ具合を確認しながらゆっくり挿⼊します。

⑤検量棒の上端スポイト部分を指で押さえて振動を確認します。
振動しない場合は指でつまんで煽ると揺れ始めることがあるので試してみてください。検量棒をゆっくり上下させて振動数の変化点を探します。検量棒を上昇させる時はゴム栓が抜けない様に指で押さえながら⾏ってください。変化点が⾒つかったら開⼝部からマークまでの⾼さを測ります。

この写真の場合、ゴム栓の上⾯がちょうど開⼝部の淵まで⼊り込んでいるので、定規が当て易くなっています。検量棒には容器毎に⾊分けしてマークすると便利です。

容器毎にマークが書いてある

⑥測定が終わったら、ゴム栓が抜けない様に⽚⼿で押さえて、検量棒だけを引き上げます。検量棒は⻑いため途中で持つ位置を変えないといけなくなりますが、引き抜き直後は⾮常に冷たくなっていて素⼿の場合は触ると危険です。全⻑の3/4くらいまで抜いたら、⽌めて暖まるまで少し待ちます。この間にノートに液量を記載します。抜き上げ量を多くし過ぎると検量棒がぐらついて⾃⽴できないので、全⻑の3/4程度が良さそうです。

とても冷たいので素⼿で触るのは危険⑦検量棒が暖まったら検量棒だけ更に引き上げます。検量棒には、どこまで抜いたら容器バルブを越えるのかマークをしておきます。現容器では下端から【3cm】にマークすれば全種類の容器でバルブに挟まれません。下端までのストロークが3cmと短いため抜き切ってしまう事が多いので、少し上に予告線を描いておくと便利です。

【予告線】
下端から10cmに⿊線【OK線】
下端から3cmに⾚線

マークを越えたらバルブを閉じます。検量棒の先端はバルブより上に来ているので誤って検量棒を挟むことはありません。

※それでもバルブによる検量棒の巻き込みが稀に起こります。
そこで、もっとシンプルな⽅法として、ゴム栓を残したまま、検量棒だけ先に抜き取ってしまう⽅法でもいいです。検量棒を完全に抜き取ったら、バルブを閉じます。この⽅法なら絶対に巻き込まれません。ゴム栓の⽳も⼩さいのでヘリウム流出/空気の侵⼊も微量です。

※ゴム栓の抜き取り⽅
検量棒だけ抜けてゴム栓が残ってしまう事があります。ゴム栓の抜き取り⽅のコツとしては、検量棒を傾けてこね回す様にすると栓が浮き上がってきます。

付帯ノート記述
液体ヘリウム容器に付帯しているノートには、検量記録や回収ガスメーター値を積極的に記載してください。特に液体ヘリウ
ム使⽤後に、検量しノートに記録する事はヘリウム量の正確な管理に不可⽋なものですので、必ず⾏ってください。