緩衝ガス

バッファガスは不活性または不燃性のガスです。地球の大気では、窒素がバッファガスとして機能します。バッファガスはシステムに圧力を加え、存在する酸素との燃焼速度を制御します。ヘリウム、ネオン、アルゴンなどの不活性ガスはすべてバッファガスとして機能します。

バッファガスは通常、ヘリウム、^[1]、[2]アルゴン、窒素などの原子的に不活性なガスで構成されています。^[3]クリプトン、ネオン、キセノンも主に照明に使用されます。^{[要出典]ほとんどの場合、バッファガスは他の}分子と組み合わせて使用​​され、共存する他の分子との衝突を引き起こすことが主な目的です。

バッファガスは、高圧放電ランプからアルカリ原子のマイクロ波遷移の線幅を狭めるまで、多くの用途で一般的に使用されています。

蛍光灯では、光が放射される主なイオンとして水銀が使用されています。クリプトンは、水銀と一緒に使用される緩衝ガスで、水銀イオンの衝突の運動量を緩和して蛍光灯の電極への損傷を軽減するために使用されます。一般的に、最も長持ちするランプは、緩衝ガスとして最も重い希ガスを使用したランプです。 ^{[引用が必要]}

バッファガスは、発電所でガスタービンにガスを供給するコンプレッサでも一般的に使用されています。バッファガスは、コンプレッサのシール間の空間を満たします。この空間は通常、約 2 マイクロメートルの幅です。 ^[要出典] ガスは完全に乾燥しており、汚染物質が一切含まれていてはいけません。汚染物質がシール間の空間に詰まってコンプレッサ内で金属同士が接触し、コンプレッサが故障する可能性があります。^{[要出典]この場合、バッファガスは自動車のエンジン}ベアリング 内のオイルと同じような働きをします。

バッファ ガス ローディング技術は、荷電または常磁性の原子や分子を極低温で 冷却するために開発されました。この種のアプリケーションで最も一般的に使用されるバッファ ガスはヘリウムです。

極低温のバッファガスとして非常に冷たいヘリウムガスがあると仮定すると、そのバッファガス内に浮遊する粒子の雲は、同じ温度に達するまで（熱化されるまで）、バッファガスとエネルギーを交換します。問題は、粒子の雲が拡散してしまうことです。

バッファガス冷却では、冷却したい粒子の雲は、ヘリウム原子を通過させるトラップに捕らえられます。粒子が電荷を帯びている場合、トラップはペニングトラップまたはポールトラップになります。粒子が電気的に中性だが常磁性である場合、トラップは反ヘルムホルツ対などの磁気トラップになります（ヘリウムは反磁性であるため） 。常磁性原子は低磁場を求めますが、反磁性原子は高磁場を求めます。そのため、磁気トラップでは、磁場がゼロで、あらゆる方向に上昇する中心領域があります。常磁性原子はそのゼロ磁場領域に捕らえられ、反磁性原子は反発されます。^{[4] [5] [6]}

バッファーガス冷却は、低エネルギーのヘリウム原子との複数回の衝突に耐えられる分子であれば、ほぼすべての分子に使用できます。ほとんどの分子は、この能力を備えています。バッファーガス冷却では、チャンバー内の冷たいバッファーガスとの弾性衝突によって、対象分子を冷却できます。バッファーガスと他の対象分子との衝突が十分に発生し、分子がチャンバーの壁に衝突して消滅した場合、バッファーガスは原子を十分に冷却します。ヘリウムの 2 つの同位体( ³ He と⁴ He) のうち、より希少な^{3 He が4} Heよりも使用されることがあります。これは、サブケルビン温度で大幅に高い蒸気圧とバッファーガス密度が得られるためです。^{[引用が必要]}

• バッファガス冷却
• 火星の緩衝ガス
• 二原子分子の緩衝ガス冷却
• マイクロ波遷移時のバッファガス