真空チャンバー

真空チャンバーは、真空ポンプによって空気やその他のガスが除去される堅い囲いです。これにより、チャンバー内は低圧環境となり、一般に真空と呼ばれます。真空環境では、研究者は物理的な実験を行ったり、宇宙空間で動作する必要がある機械装置をテストしたり、真空乾燥や真空コーティングなどのプロセスをテストしたりできます。チャンバーは通常、金属で作られていますが、壁の厚さ、周波数、抵抗率、および使用される材料の透磁率に応じて、適用される外部磁場を遮蔽する場合と遮蔽しない場合があります。真空での使用に適した 材料は限られています。

チャンバーには、真空フランジで覆われた複数のポートが付いていることが多く、チャンバーの壁に機器や窓を取り付けることができます。低真空から中真空の用途では、これらはエラストマー O リングで密閉されます。高真空の用途では、フランジにナイフ エッジが機械加工されており、フランジをボルトで固定すると銅のガスケットに切り込まれます。

宇宙船工学の分野で頻繁に使用される真空チャンバーの一種に、宇宙船が宇宙で経験する熱環境を再現する 熱真空チャンバーがあります。

真空チャンバーはさまざまな材料で作ることができます。「金属はおそらく最も一般的な真空チャンバー材料です。」^[1] 強度、圧力、透過性はチャンバー材料を選択する際の考慮事項です。一般的な材料は次のとおりです。

• ステンレス鋼
• アルミニウム
• 軟鋼
• 真鍮
• 高密度セラミック
• ガラス
• アクリル
• 硬化鋼

「真空とは、成分を混ぜるときに混合物に閉じ込められるガスを化合物から真空を使用して除去するプロセスです。」^[2]樹脂とシリコンゴム、および硬化が遅い硬い樹脂を混ぜるときに気泡のない型を確保するには、真空チャンバーが必要です。材料が硬化する前に脱気（気泡を除去）するために、小さな真空チャンバーが必要です。プロセスはかなり簡単です。鋳造または成形材料は、製造元の指示に従って混合されます。

材料は真空下で 4～5 倍に膨張することがあるので、混合容器は、膨張を見込んで真空にされる元の材料の 4～5 倍の量を保持できる大きさでなければなりません。そうでない場合、材料が容器の上部から溢れて清掃が必要になりますが、これは避けることができます。次に、材料容器を真空チャンバーに入れ、真空ポンプを接続してオンにします。真空が29 インチ(海面) 水銀柱に達すると、材料が上昇し始めます (泡に似ています)。材料が下がると、横ばいになり、上昇が止まります。材料からすべての空気が除去されたことを確認するために、さらに 2 ～ 3 分間真空引きを続けます。この間隔に達すると、真空ポンプを停止し、真空チャンバーのリリース バルブを開いて空気圧を均等にします。真空チャンバーを開き、材料を取り出して、金型に注ぐ準備を整えます。

理論上、海面で達成できる最大の真空度は 29.921 水銀インチ (Hg) ですが、高度が上がるにつれてこの値は大幅に変化します。たとえば、コロラド州デンバーでは、海抜 1 マイル (1.6 km) で達成できる真空度は 24.896 水銀インチ (Hg) です。

材料に空気が入らないようにするには、モールド ボックスまたはモールドの角から材料を高く狭い流れでゆっくりと注ぎ、材料がボックスまたはモールド キャビティに自由に流れるようにする必要があります。通常、この方法では、吸引された材料に新しい気泡が入り込むことはありません。材料に気泡がまったく入らないようにするには、モールド/モールド ボックス全体をチャンバー内にさらに数分間置いておくと、材料がモールド/モールド ボックスの難しい領域に流れやすくなります。

製造工程中に、水やその他の液体が製品に蓄積することがあります。「真空は、製品から大量の吸収された水（またはその他の溶剤）を除去するプロセスとしてよく使用されます。真空は熱と組み合わせると、乾燥に効果的な方法になります。」^{[3] [4]}

NASAの宇宙電力施設には、世界最大の真空チャンバーがあります。1969 年に建設され、高さ 122 フィート (37 m)、直径 100 フィート (30 m) で、弾丸の形をした空間を囲んでいます。当初は真空状態での原子力発電の研究のために運用されましたが、後に廃止されました。最近、宇宙船の推進システムのテストに使用するために再運用されました。最近の用途には、火星の大気条件をシミュレートした状態で、マーズ パスファインダーや火星探査ローバーのスピリットとオポチュニティの エアバッグ着陸システムのテストなどがあります。

ルイジアナ州リビングストンとワシントン州ハンフォードにあるLIGO検出器の各アームは、長さ 4 キロメートル (2.5 マイル) の真空チャンバーになっており、世界最長の真空チャンバーとなっています。

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