• 締切済み
  • すぐに回答を!

真空について基礎,応用問題

教えて質問の内添付画像のポンチ絵より下記、問に答えよ。 第1問:(1)~(3)に当てはまる真空計(以下S)を選べ (1). a.ピラニーS b.B-A形電離S c.冷陰極形電離S (2). a隔膜S    b.B-A形電離S c.冷陰極形電離S (3). a三極管形S b.B-A形電離S c.ピラニーS 第2問:チャンバーを大気圧の状態から排気する手順を選べ 現状はV1:閉 V2:閉 V3:開 である。 a.V2:開→V2:閉→V1:開 b.V3:閉→V2:開→V2:閉→V3:開→V1:開 c.V3:閉→V1:開→V2:開→V2:閉→V3:開 d.V2:開→V3:閉→V2:閉→V3:開→V1:開 真空容器とバルブまでは配管(直径0.3m 長さ10m)で繋がっている。 チャンバーにN2とH2ガスの混合ガス[Q]を導入し、各々のガス分圧を[N2:0.1Pa、H2:0.2Pa」に設定したい。バルブ1入口の有効排気速度は下記の通りとする。 1.N2ガス、水素に対する排気速度は「1m3/s」であり、雰囲気温度,ガス温度は「25℃」。 2.配管内は分子流状態。また、配管は充分に長いものとして考えること。 第3問:接続している配管のN2およびH2ガスに対するコンダクタンスを求めよ。 a.「N2:1.3、H2:1.3」 b.「N2:2.7、H2:10.0」 c.「N2:3.3x10^-1、H2:1.3」 d.「N2:3.3x10^-2、H2:10.0」(m3/s) 第4門:チャンバー吸気口での実行排気速度を求めよ。 a.「N2:2.5x10^-1、H2:5.6x10^-1」 b.「N2:1.0、H2:1.0」 c.「N2:3.3x10^-2、H2:1.3」 d.「N2:7.3x10^-1、H2:9.1x10^-1」(m3/s) 第5門:チャンバーのガス分圧が「N2:0.1、H2:0.2」となるガス流量を求めよ。 a.「N2:1.0x10^-1、H2:2.0x10^-1」 b.「N2:3.3x10^-2、H2:2.6x10^-1」 c.「N2:7.3x10^-2、H2:9.1x10^-2」 d.「N2:2.5x10^-2、H2:1.1x10^-1」(Pa・m3/s) 容を書いてください

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 回答数1
  • 閲覧数260
  • ありがとう数1

みんなの回答

  • 回答No.1

回答がつかないようですので、浅学を省みず回答もしくはヒントを示させて頂きます。 どのレベルまで詳細に回答したら良いのか分かりかねますので、大雑把な説明に留めました。 この回答で解らない点がありましたら、解らない点を補足欄に書き込み下さい。 第1問 この問いを解くには、ポンプの動作圧力範囲と真空計の測定可能範囲を知らねばなりません。 前者は、「真空ポンプの種類」をキーワードにネット検索、後者は「真空計の種類」をキーワードにネツト検索をすれば見つかります。 → ご自身でお調べ下さい。 この真空系では、1気圧から適切なポンプで排気を開始し、ターボ分子ポンプの動作範囲の圧力達したら、ターボ分子ポンプにバトンタッチし、到達圧力近くまで排気したら、その後N2とH2ガスの混合ガスを導入するということが出題文から分かります。 このことから (1)の真空計はその到達圧力の測定用の真空計であり、ターボ分子ポンプの動作圧力範囲から自ずと決まります。 (2)の真空計は混合ガスを導入した時の圧力(=0.3Pa)を測定するための真空計である。 (3)の真空計は、ターボ分子ポンプにバトンタッチできる圧力に達したかどうかを計測する真空計である。 と言えます。 ことから真空計の種類選択できるでしょう。 但し、(2)の真空計は混合ガスの圧力を測定するので、気体の種類により感度が異ならない真空計を選ぶべきと思います。 (第2問) この問いを解くには、使用されている2種のポンプのそれぞれの動作圧力範囲を知ることが大切です。 また、最初は真空容器の圧力が1気圧=1013(HPa)=10^5(Pa)であることを理解していたら自ずと答えが見つかることでしょう。 (第3問) コンダクタンスC = (2πa3v/3)/L・・・(1)   v:気体分子の平均速度 気体分子の平均速度 v = 146(T/M)1/2 (m/s)・・・(2)   T:絶対温度 、 M:気体分子の分子量 この二つの式からコンダクタンスを求めて、”b”が正解。 余談ですが、25℃における水素分子の平均速度は秒速1800m位の超高速です。 (第4問) 吸気口での実効排気速度をSeff、ポンプの排気速度をSとすると Seff=S×C/(S+C)が成立するから 水素に対する実効排気速度=10/11=0.91(m^3/sec) 窒素に対する実効排気速度=2.7/3.7=0.73(m^3/sec) となる。従って、”d”が正解。 (第5問) 水素の実効排気速度/窒素の実効排気速度=約1.25 水素の分圧/窒素の分圧=2 であるから 水素の流量/窒素の流量=1.25×2=2.5 となり水素の流量は窒素流量の2.5倍となると思われるが、該当する回答がありません。 しいて、選ぶとすれば、流量の値と水素流量/窒素流量の値が正解に近いのは、“a”と思われます。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

関連するQ&A

  • 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)

  • 真空容器からの放出ガス量の求め方

    真空容器に排気速度「S=1m³/s」のTMPが配管「C1=0.1m³/s」「C2=0.4m³/s」を介して繋がっている。 真空容器の圧力が「P=1.0x10^-4」の時の容器からの放出ガス量Qと≒の値(Pa・m³/s)どれか? (1) 7.4 (2) 1.0x10^-4 (3) 1.0x10^-3 (4)7.4x10^-6

  • 軽元素ガスの真空排気について

    H2やHeなどの軽元素ガスを真空排気する場合、一般にターボ分子ポンプ等では圧縮比が小さくなり排気速度が低下します。しかしロータリーポンプにおいても空気を排気するよりも時間がかかるようなのです。何故でしょうか?

  • ガス最大流量と配管径;1/4か3/8か?

    下記条件によるN2ガス供給系を検討しています。 ・ガス種:高純度窒素(N2) ・供給条件:300L/min, 0.2MPa, 20℃ ・流路:1/4 or 3/8inch配管1m ⇒ プロセスチャンバ ⇒ 排気配管 ・変則:プロセスチャンバ直前に内径50mmの所謂シャワーヘッドあり。 ・補足:プロセスチャンバも内径50mm×300mmの略円筒形,真空系/加圧系ともに無し ・排気条件:大気圧,プロセス依存の温度に昇温 上記シャワーヘッドの開口穴総面積を、ガス供給配管内面積と一致させたとき(配管肉厚0.89mm)、1/4inch供給配管でも300L/minのN2ガスを流せるのでしょうか? プロセスチャンバへの流入圧力低下が少ない方がよいので、1/4配管でも300L/minの窒素を流せるのであれば、1/4配管でガス供給したく。取引業者によって1/4inchで「流せる」「流せない」の見解相違し、圧損実測値等の具体的データがないため理論計算も困難なため、判断に迷っています。 ポイントは、1/4inch供給配管でも300L/minのN2ガスを流せるのか、それとも3/8inchでなければ無理なのか?です。 装置検収期限も迫っており、本当に困っています。御忙しいとは思いますが、御専門家の見解をお願い申し上げます。

  • ポンプ、運転状態、真空計の適切な組み合わせはどれ?

    ポンプ、運転状態、真空計の適切な組み合わせはどれでしょうか? a. 「主」ターボ分子ポンプ「補助」ドライポンプ ターボ分子ポンプ(排気速度:2m2/s)がN2ガス流量20Pa・m3を排気 B-A真空計 b. 「主」ターボ分子ポンプ「補助」油回転真空ポンプ ターボ分子ポンプの到達圧力 ピラニー真空計 c. 「主」ターボ分子ポンプ「補助」メカニカルブースターポンプ ターボ分子ポンプの到達圧力 B-A真空計 d. 「主」ターボ分子ポンプ「補助」ドライポンプ ターボ分子ポンプの到達圧力 B-A真空計 e. 「主」ドライポンプ ドライポンプの到達圧力 B-A真空計

  • 分子の個数、表し方

    化学研磨されたステンレス鋼で製作した真空容器を25℃で大気圧から排気したところ、1h後の単位面積あたりのガス放出速度は1.0x10^-6Pa・m3・S^-1・m^-2でした。 分子の個数で表すといくつになりますか? a.2.4x10^14 b.2.4x10^13 c.2.4x10^12 d.2.4x10^15 (個・S^-1・m^-2) また、真空容器のサイズは1m x 1m x 1mで排気速度0.3 m3/s で排気されている時の真空容器の 圧力は? e.2x10^-5 f.3x10^-6 g.1x10^-4 h.5x10^-3 (Pa)

  • MFCを含んだ配管のバルブ操作の順番

    1次側は0.2MPa程度に減圧された材料ガス、エアオペバルブ (1次バルブ)、500 SCCM のMFC(マスフローコントローラ)、 その下流にはエアオペバルブ(2次バルブ)を介して、真空チャ ンバーに繋がっており、チャンバーはターボポンプで排気され ています。MFCはClose機能の無いもの。流量設定を0にしても 少量流れてしまう。 バルブの操作手順ですが、「開けるときは下流から」「閉める 時は上流から」と習いました。 まず、閉める時。 1. 1次バルブを閉める。(配管内の材料ガスはすべて排気され、 真空になる) 2. MFCの設定流量をゼロにする。 3. 2次バルブを閉める。 で、良いと思います。 では、開ける時。 1. 2次バルブを開ける。 2. MFCを設定流量(例えば50SCCM)にする。(1次バルブが閉なの で、配管内は真空のまま) 3. 1次バルブを開ける。 この時ですが、2-1.で設定流量に対し、実流量が無いので、MFC はフルオープンに近い状態になっていると考えられます。そこで 急に3-1.で1次バルブを開けると、過大流量(オーバーシュート)が チャンバーに流れることになります。 かと言って、実際に2-1.の変わりに、 2.でMFC設定はゼロのまま、1次バルブを開けても、オーバーシュ ートはあるようです。 このような、1次バルブ-MFC-2次バルブという配管系の操作手順 で正しい方法とその理由を教えてください。 以上

  • 排気速度を変えずコンダクタンスを保つには?

    容器Aを1.0x10^‐5以下に排気するため、排気ポンプを円筒配管で接続しました。 都合で容器Aと排気ポンプの距離を1.5倍に伸ばしました。 配管の入り口における排気速度を変えないまま配管のコンダクタンスを保つには円筒の半径を 何倍にすれば良いのでしょうか? (1)0.7 (2)1.0 (3)1.14 (4)1.5 (5)3.3

  • 真空系のシミュレーションツールはありませんか

    お世話になります。 超高真空系のシステムにかかわっています。システムの起動から超高真空に引くまでのシーケンスや、異常時(停電等)のシステムの挙動をシミュレーションしたいのですが、適当なツールはありませんでしょうか。 電子回路シミュレータのようなもので、チャンバ中の空気分子数やチャンバの容積、配管の抵抗、ポンプの排気速度等をパラメータに、平衡状態をシミュレートしながら、バルブの開閉操作やポンプのON/OFFを行っていけば、状態を再現できそうな気がするのですが。 そういうツールがあれば、物を作る前に制御シーケンスの確認や、致命的な(物を壊すような)ミスを事前にチェックすることができると思うのですが。 適当なものがあればご教示ください。 あるいは、「こうすれば自作できるよ」というアドバイスでも結構です よろしくお願いします。

  • リーク量の予測

    ヘリウムリークテスト(加圧真空法:加圧した試供体をチャンバーに入れ、チャンバーを真空引きし、漏れ量を測定する)において、リーク量から、試供体に開いた穴の径の予測(1)や、穴の径から、リーク量の予測(2)をしたい。 どのような計算で求められるか教えてください。 各条件 (1)穴の径の予測 試供体内ガス:He 試供体内圧力:Pw=1.0MPa チャンバ内圧力:Pc=50Pa リーク量:Q=5x10^-8 Pa・m3/sec 求めたい物:穴の径 (mm) 穴は一様な直径を持つ滑らかな物とする (2)リーク量の予測 試供体内ガス:He 試供体内圧力:Pw=1.0MPa チャンバ内圧力:Pc=50Pa 穴の径:φd=0.001mm 穴は一様な直径を持つ滑らかな物とする 求めたい物:リーク量:Q (Pa・m3/sec)