質問: 真空容器の圧力および真空計の指示値を求めよ 真空装置にarガス「2sccm」を導入、arに対する排気速度は「300l/s」である。 真空容器の圧力を求めよ。 また、装置の電離真空計の指示値を求めよ。 電離真空計はn2に対し校正しており、arに対する比感度は1.34である。 (1).1.13x10^-2,8.41x10^-3(pa) (2).1.13x10^-2,1.51x10^-2(pa) (3).5.63x10^-3,4.20x10^-3(pa) (4).5.63x10^-3,7.77x10^-3(pa)
回答: 最も正解に近いのは、(4)である。但し、電離真空計の指示値は少々外れています。 流量 ”1(sccm→standard cc/min)” を 「pa・liter/sec」 に換算すると ”1.689(pa・l/sec)” になります。 なぜなら 1(気圧)→101300(pa)、 1(cc)→10^-3(liter) 1(分)→60秒 であるから101300(pa)×10の-3乗(liter)/60(sec)=1.689(pa・l/sec) また、流量q(pa・l/sec)、圧力p(pa)、排気速度s(l/sec)の間には q=p・sの関係があるから p=q/s=2×1.69/300=5.63×10^-3(pa)となります。 従って、電離真空計の指示値=p×比感度=7.55×10^-3(pa)となります。 余談ですが、 排気速度sは厳密にいうとポンプの排気速度ではなく、配管の先にある真空容器での排気速度を用いなければなりません。 ポンプの排気速度をsp、配管のコンダクタンスをc、真空容器での排気速度をscとすると sc=sp×c/(sp+c)となり、ポンプの排気速度より小さいc/(sp+c)倍の値になります。 真空容器圧力のポンプ圧力に対する倍率は、逆数である(sp+c)/c倍になりpc=pp×(sp+c)/cとなります。 流量で見ると、真空容器でもポンプでも等しい値で、q=pp・sp=pc・scとなります。