講座
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真空技術者資格試験への手引き 
中山勝矢Guidance for the Vacuum Engineer Examination (5)Katsuya NAKAYAMAChair, The Qualiˆcation Committee of Vacuum Engineers(Received July 27, 2011, Accepted August 27, 2011)

.

 ，
 ，
 の場合には青くなることはなく，むしろ黒い汚れ

経験問題が目立ち，ときには膜状のものの剥離が見られます．したが真空は，残念ながら見えません．したがって実感に乏しい

 となります．って正解はのです．基礎は気体分子運動論や表面物理学なのですが，理ウォーターサイクルというのは，水蒸気が高温タングステ論から直ちに解決の得られることは多くありません．さまざ

ンの表面で分解して酸化タングステンと原子状水素になり，まな事象が絡まっていますし，それに加えて計測器が不完全出来た酸化物は蒸発してガラス壁に付着し，原子状の水素はなので，幅広い基礎知識に基づき，さらに多くの経験を踏まこの酸化物から酸素を奪って水蒸気に戻り，これを繰り返しえてデータの解釈を行い，対策を立てるのが普通です．てタングステンの消耗を早めると理解された現象です．

真空技術者の場合，実際に即した経験を多く持っているこ

かつて真空装置の残留気体に水蒸気が多かった時代にはしとは望ましいことです．それで今回は，こうした経験についばしば見られ，決して珍しい現象ではありませんでした．現て訊ねた例を取り上げ，経験問題と名付けてみました．

在でも水蒸気が残留するシステムでは，電離真空計を使って

. ウォーターサイクルいるときに現れることがあります．フィラメントにレニウム真空装置を扱っていると，さまざまな現象に出会います．

を使った時にはこの現象は起きず，電離真空計で水蒸気の圧それらを見過ごしにしてはなりません．真空技術者にとって経験を増やす貴重な機会だからです．

力を測ることができます．
. 真空下の放電

次の例題 19 は， 2007 年の 2 級に出題されたもので，少し真空利用では直流はもとより高周波の交流も，大電流から手直ししてあります．内容はウォーターサイクルと呼ばれる微小電流まで扱うことが多く，理解不足だと失敗します．ま

現象です．電子管の利用が進み，電離真空計が実用になった

た広く利用されている放電現象に関しても，初歩的なことをころから人の目に触れるようになっていました．

お訊ねすることがあります．

例題19

修正してあります．この問題などは内容が基本的で，常識問

次の例題 20 は 2009 年の 1 級に出題されたもので，一部を(2 級）汎用の真空蒸着装置にガラス管球式の電離真空計を取り付題とみることもできます．

け長期間使用していたら，フィラメントには異状が認められなかったが真空計のガラス管壁が青く着色してきた．この原因として，もっとも可能性が高いと考えられるものは次のど
れか．




(1 級）

真空容器の中に，滑らかな表面を持つ一対の平板電極がある．材質はステンレス鋼で，電極の間隔は 10 mm である．

電子の衝撃によりガラスが変質するため．

いまこの電極対に500 V の直流電圧を印加しておき，真空容油拡散ポンプの油蒸気が真空計内に入り，油分子の吸器を大気圧から排気していくとする．圧力の低下につれて電着層が形成されたため．


例題20

極間で生じる現象として正しい記述を次の中から選びなさい．

フィラメントのタングステンが残留気体の水蒸気と反ある圧力まで低下すると電極間に持続放電が起きる．



応して管壁に付着するため．

さらに圧力が低下すると放電は停止する．



蒸着物質が回りこんで管壁に付着したため．



油回転ポンプの油分子が真空計内に入り，フィラメン



ある圧力まで低下すると電極間に持続放電が起きる．
いったん始まった放電は，その後圧力が低下しても持続トの熱で分解して付着したため．

する．
大気圧の状態で持続放電が起きているが，ある圧力ま

ここでは「青く着色してきた」というのがヒントです．ガラスの変質で青く着色することはまず考えられません．またで低下すると放電は停止する．


大気圧の状態で持続放電が起き，圧力が低下しても放電は停止しない．

真空技術者資格認定委員会委員長

Vol. 54, No. 10, 2011―( 51 )―

この条件では圧力にかかわらず持続放電は起きない．
545

これに似たことは，電流導入端子に電圧をかけたまま真空ピークが現れる．

装置に大気を導入するとき起きる可能性があります．
細かくいえば，電極の材料，形状，気体の種類によって同 の「窒素のよるもののみである」という文章
このなかでじではありませんが，いずれも気体の圧力の低下とともに放が誤りです． M / Z が 28のところには一酸化炭素 CO のピー

電開始電圧は低下し，ある圧力で極小になって再び上昇してクも出るからです．正答率は 73 でした．なお， M / Z が 4のところには稀に D2 が出ることがあるので，「通常」といいきます．つまり下に凸の曲線を描くのです．
これはパッシェンの法則と呼ばれ，空気の場合，（火花放う言葉が入っています．

電が始まる電圧）と（圧力×電極間距離）との関係を示す曲. マニュアル

線の極小点はほぼ 320 V, 0.73 Pa ･ m くらいのところにあり

現代はマニュアル時代．何にでも取扱説明書，つまりマニますから，電極間距離が10 mm なら，放電開始電圧は約320

ュアルが付いてきます．読んで理解するだけでなく，自分でV で，圧力が73 Pa のときのみであることが分かります．出

書かなければならないときもあり，他人が書いたものをチェ

題の500 V の場合には，放電が可能になる範囲は広がり，ほックして誤りを見つける必要も出てきます．

ぼ 0.35 ～ 2.8 Pa ･ m ，つまり 35 ～ 280 Pa の間で放電すること

まさにマニュアルは技術そのものであり，技術のエッセン です．正答率は 65 でしになります．したがって正解はスを誤りなく書き込んだものでなければなりません．万がた．

一，誤りがあって事故が起きたら弁償の義務が生じることも数値まで訊ねると 1 級でも難しいので，定性的に，またあります．

常識の範囲で出題しています．放電開始の条件を大雑把にそのようなことから，マニュアルを想定した形での出題を0.7 Pa･m（5 Torr･mm）で320 V と覚えておくと便利です．

試みています．例題 22 はその一例で， 2009 年に出題されま. 残留気体の分析した．一部に加筆し，修文してあります．

真空装置を大気圧から排気していった場合でも，残留気体に大気の組成が見られるのは最初の間だけです．油拡散ポン

例題22(2 級）

プや油回転ポンプを主な排気系として使っている場合には，次の文章は，プローブガスにヘリウムを使って真空装置の短時間の間に，主成分はポンプから逆流してくる有機物と水漏れ探しを行う場合の作業について書かれたマニュアルの一蒸気になってしまいます．こういったことは経験しなければ部である．正しくないものはどれか．

分かりません．



残留気体に有機物や水蒸気が多い真空をウエットバキウムと呼んだ時代がありました．これに対してスパッタイオンポ

ンプやターボ分子ポンプ，あるいはクライオポンプを中心にした排気系で，ベーキング操作も加味した場合，残留気体に

室内空気のヘリウム濃度が上昇しないように換気をよくしてください．

す．これをクリーンバキウム，あるいはドライバキウムと呼びました．

ヘリウムを吹き付けていくときは，手早く次の箇所に移るようにしてください．

有機物をみることはなく，水素 H2，メタン CH4，水蒸気 H2O，窒素 N2 ，一酸化炭素 CO ，アルゴン Ar となってしまいま

ヘリウムを吹き付けていないところからヘリウムが吸い込まれないように工夫してください．

ヘリウムを吹き付けていくとき，作業は必ず装置の上の方から行ってください．



こういったことは経験そのものです．残留気体分析計を使吸い込まれたヘリウムが検出器に到達するまでの時間を考えながら作業を行ってください．って真空機器という患者を診察しているようなものです．それだけにデータの解析は慎重でなければなりません．

ヘリウムを吹き付けてから検出器に達するまで，なにがしつぎの例題は 2008 年の 1 級に出題されたもので，一部分か時間がかかります．また検出器の場所で，ヘリウム分圧が次第に上昇し，最高値に達するのにも時間が必要です．これに手を入れてあります．

を時定数と呼びますが，これよりも短い時間でヘリウムを吹
例題21

き付ける箇所を移動させると，最悪の場合は検出器が検知せ(1 級）

四極子形質量分析計で真空装置の残留気体分析を行うと，ず，そうでなくても小さい信号で終わってしまいます．さらいろいろな質量電荷比（ M / Z ）の値のところにピークがあに吹付け箇所と信号との対応が取れなくなります．結果としるスペクトルが得られる．このスペクトルに関する次の説明て漏れを過小評価するか，見落とす結果になってしまいますの中で誤っているものはどれか．

の文は正しくありません．つまりこの問題の正解は，
から，




M/Z が 4 の位置に現れるピークは通常 He である．



H2O によるピークは M/Z が18の位置以外に17の位置にも現れる．


考えてみると，この例題に書かれていることは，真空技術者にとっては日常的なことです．この際このことを確かなもAr によるピークは M / Z が 40 の他， 20 の位置にも現れる．
 というわけです．正答率は86でした．
のにしてもらうために，出題されたと考えられます．
次回は，何人かの人から出された意見を聞いて判断する形

M /Z が 28の位置に現れるピークは窒素によるもののの問題を例にして，説明をいたします．

みである．

546

（隔月掲載，次回の12号が最終回）

メタンは同位体の存在により， M /Z が 17の位置にも

 でなく の間違い）（お詫び6 号掲載例題14の正解は

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J. Vac. Soc. Jpn.