真空計の基礎知識

真空計とは

真空計とは私たちが生活している環境(圧力)より低い圧力を測定する測定器のことです。真空容器内に含まれる原子や分子を対象とする「全圧計測」と含まれる気体と種類の組成を対象とする「分圧計測」があります。

真空計の種類

  • 全圧真空計
測定方式による分類 真空計名称 代表的な真空計(例)
機械的現象(絶対真空計*) 液注差真空計 U字管真空計
弾性真空計 隔膜真空計(ダイヤフラム真空計)
ブルドン管真空計
圧縮真空計 マクラウド真空計
圧力天秤 重錘型圧力計
気体の輸送現象 粘性真空計 スピニングロータ真空計
クリスタル真空計
熱伝導真空計 ピラニ真空計
熱電対真空計
サーミスタ真空計
クーヌセン真空計
気体中の電離現象 電離真空計 放射線真空計
冷陰極電離真空計
熱陰極電離真空計

*絶対真空計とは、他の真空計を参照することなく、また気体の種類に無関係に、物理量の測定だけから圧力が求められる真空計のことです。

  • 分圧真空計
測定方式による分類 真空計名称 代表的な真空計(例)
電界及び磁界を利用 質量分析計 偏向形(磁場形)質量分析計
電界を利用
飛行時間を利用
非偏向形(磁場形)質量分析計

大気圧とは

私たちの生活している環境(圧力)を一般的に大気圧と言います。

天気図などで「1013hPa(ヘクトパスカル)」と記載があります。これは私たちが生活している環境の圧力を数値化したものです。[hPa](ヘクトパスカル)とはSI単位系における接頭辞のh(ヘクト)と圧力の単位である[Pa](パスカル)の組み合わせです。h(ヘクト)は100倍の意味を持つSI接頭辞なので、私たちの生活してる環境は1013×100=101,300Paということになります。

ちなみに富士山の山頂は630hPa程度、エベレストの山頂は300hPa程度です。国際宇宙ステーション(ISS)は飛行している高度の圧力は0.00001Pa(10-5Pa)です。上空に行くと圧力が下がるのは気体の密度が下がる為です(一般的に空気が薄くなるといいます)。

接頭辞 記号 意味
テラ T 1,000,000,000,000
ギガ G 1,000,000,000
メガ M 1,000,000
キロ k 1,000
ヘクト h 100
デカ da 10

大気圧成分

私たちの周辺にある"空気"にはいろいろな気体で構成されています。代表的な気体と含有率、大きさは次の通りとなります。

分子名 分子記号 含有率 (約) 大きさ (直径)
窒素 N2 78.1% 0.36 nm
酸素 O2 20.9% 0.34 nm
アルゴン Ar 0.9% 0.36 nm
二酸化炭素 CO2 0.03% 0.33 nm
その他(ネオン、ヘリウム等) Ne, He 0.07% -

圧力の表現方法

真空の場合、圧力を示す単位はSI単位のPa(パスカル)を用い「○.○×10○○Pa」と表現することが多いです。

例えば「1.0×10-3M」と表現された数値を通常の表記にすると「0.001」となり、0の数が多くなり、見づらくなるために、指数表記という「○.○×10●●Pa」という表現を用います。指数表記と通常表記は次の様になります。通常の表記では0がどんどん増えて、見づらくなりますが、指数表記だと見やすい事が分かるかと思います。

※0の数が指数表記の上付きの数になります。

通常表記 指数表記
100 1.0×102
10 1.0×101
1.0×100
0.1 1.0×10-1
0.01 1.0×10-2
0.001 1.0×10-3
0.0001 1.0×10-4
0.00001 1.0×10-5
0.000001 1.0×10-6

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