必要機材 真空設備 その2 真空チャンバー

引き続き真空チャンバーのお話です。

真空チャンバーを自作する方向で考えていたので自作可能か調査しました。



SOMESATさんのページで自作した情報がありました。
 http://wiki.nicotech.jp/nico_tech/index.php?%E3%82%BD%E3%83%BC%E3%82%B7%E3%83%A3%E3%83%AB%E3%83%BB%E3%83%A1%E3%83%87%E3%82%A3%E3%82%A2%E8%A1%9B%E6%98%9F%E9%96%8B%E7%99%BA%E3%83%97%E3%83%AD%E3%82%B8%E3%82%A7%E3%82%AF%E3%83%88%20SOMESAT


 ニコニコ動画ページ
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　【Ｓプロ】こちら要素技術開発室～その５２～【支援動画】


真空到達度はあまり出ていませんでしたが自作もできるようです。

ここで参考になったのは接合面の面粗さから空気が流入するので表面をどれだけ滑らかにするか(平滑度)と真空チャンバーの金属自体が内包している分子を追い出すためチャンバーを加熱するベーキング処理が必要との事でした。


ベーキング処理はさらに高度な機械が必要なので機材製作時に追加できるよう想定だけしておき、チャンバーの製作を考えます。


チャンバーの蓋となる「フランジ」は販売しているので円筒の容器をどこかで制作しないか考えます。

ニコニコ動画のページを見ると土台となるアルミと容器となる円筒の接続部分の表面粗さがネックとなって真空到達度があまり出ていないようです。
土台パーツの自作は可能だが、表面の粗さをとるのは職人技となるので自作は難しいかもしれません。

そこでさらに考えました。土台と容器の円筒を着脱できなくてもよければ、溶接すればよいのではないだろうか・・・・

早速溶接できるか調査しました。素材はアルミで考えておりましたが、将来的なパーツの使いまわしを考えると最初から超高真空が期待できるステンレスがよいかと思います。さまざまな部品のページから「ICF規格」の配管の厚みを調べ、どれくらいの厚みでよいのか推測します。

設計図より内径150㎜程度の管に必要な強度の厚さは6mm程度と推測されます。
溶接方法は電気を使用したアーク溶接がやりやすいかと思われます。家庭用100Vでステンレス6mmをアーク溶接可能か調査しました。
　100Vだと電力がたりないのでせいぜい厚さ5mm程度とのこと。さらに技術が求められ、失敗すると空気流入の原因となります。リスクが高そうなので溶接は断念しました。

溶接まで調べ終わったところで気づいたことがあります。真空部品の中に「単管（ニップル）」と呼ばれる配管部品がありました。この単管は「ICF203」規格で内径が150㎜程度あります。これは前回調査したバキュームチャンバー「VC3B6型」とほぼ同じ内径です。　配管部品をチャンバーとして利用し組み合わせれば値段は相応にかかりますが、最初から超高真空レベルで作れ、部品を組み替えて将来拡張も可能です。早速必要な部品の価格を洗い出します。

配管部品類のページ真空部品.com　https://www.kitano-seiki.co.jp/shinkuukikibuhin/index.html
ミスミVONA　http://jp.misumi-ec.com/vona2/mech/M3400000000/
コスモ・テック株式会社 https://www.cosmotec-co.jp/

まず部品の規格は主に3種類あります。
　ICF　主に超高真空で使用。ガスケットと呼ばれるシール材を使用して各管を接続します。一度の着脱でガスケットは使用不能になります。ボルト締めの為着脱が大変です。
　ISO　（クロータイプ、ボルトタイプの2種類があります）　高真空までの機器に使用されます。
　JIS　Oリングをシール材とします。高真空までの機器で使用されます。

将来的な真空チャンバーへの組み替えも想定し「ICF」規格とします。
接続する機械類を想定します。

接続予定
　真空ポンプ（粗引き）、真空ポンプ（本引き）、大気圧に戻すリークポート
　電源やデータ取得ケーブル接続端子、熱電端子、内部確認窓