魔法のニップルの特性

１．真空計のガス放出が1/8に減る
２．到達真空が１桁程度良くなる
３．消費電力が1/2以下に減る
４．0.2%BeCu合金製（AlCuも有）
５．銅表面は不動態化処理
６．300℃までのベーキング可能
７．銅ガスケットが使える

熱陰極ゲージを使うときの悩み

BAゲージなどの熱陰極ゲージは、超高真空、極高真空環境で、 しばしば、大きなガス源になります。 ゲージ点灯中に、ゲージポート付近に触ってみると、かなり温かくなっているはずです。 中は相当高温です。「真空を下げるために、熱陰極電離真空計を切ってしまいたい」と 誰もが一度は考えるでしょう。 しかし真空計が無ければ、中の真空はわかりません。 どうしようもないと、諦めることも多いはずです。

魔法のニップルで悩み解消

そんな時、"魔法のニップル"を試してください。 今お使いのBAGやEXGを"魔法のニップル"に差し込んでから、 ステンレスのゲージポートに付けると、「あら不思議」真空計には何もしていないのに、 真空計からのガス放出は魔法のように下がります。 このからくりは、ステンレス（チタンも同じ）と、 弊社の0.2%BeCu合金の輻射率と熱伝導性の大きな違い(全く正反対)にあります。

ステンレス製ゲージポートの欠点

ステンレス（チタンも同じ）は熱線（赤外線～可視光）の吸収率が非常に大きく、 一回の反射で約36%の熱線が表面で吸収されます。 ゲージのグリッドやフィラメントは細い針金で出来ていますから、 この線材に当たる確率よりも、ステンレスの壁に当たる確率の方が圧倒的に高く、 7～8回も反射を繰り返せば、熱線は吸収されて無くなってしまいます。 結果、フィラメントからはどんどん輻射熱が放射され冷え続け、 フィラメントを加熱するために、大きな電力が必要になります。
また、ステンレスやチタンは、多々ある金属の中でも、最も熱が伝わりにくい金属です。 そのため、一旦熱が吸収されると、熱が逃げにくく真空端子やフランジなどの温度が上昇し、 結果、ガス放出が大きくなってしまうのです。

魔法のニップルはエコ

0.2%BeCu合金材料で製作した"魔法のニップル"でゲージ周囲を囲むと、 フィラメントから放射された熱線は、壁の表面で97％の割合で反射されるようになります （壁を鏡面に磨けばより効果的です）。 熱線は100回以上反射を繰り返し、フィラメントに再入射する熱線量も増えます。
実際にゲージの真空端子に電流計と電圧計を付けて、ステンレスと魔法のニップルで比較してみると、 魔法のニップルの方が、消費電力が1/3まで小さくなることが分かりました。
一方、真空端子やフランジなどに伝わった熱は、銅の高い熱伝導性により、 ニップル側に速やかに拡散するため、真空端子やフランジからのガス放出を 大きく抑えることができるのです。

どんな金属のゲージポートなら良いの？

金、銀、銅、アルミニウムの4つの金属は、輻射率（吸収率）が3%以下と非常に小さく、 熱伝導は逆に13倍～25倍まで大きいのが特長です。 この性質を利用すれば、熱陰極ゲージからのガス放出を劇的に下げることが可能になります。 しかし、金や銀でゲージポートを作る訳には行きません。 アルミニウムはやわらかすぎますし、熱膨張係数が合わないのが実用上大きな問題です。 銅が最も有力なのですが、銅もガスケットに使うくらいですから柔らかいのが欠点です。 これを解決したのが弊社で開発した0.2%BeCu合金極高真空構造材です。 この合金は特殊表面不動態化処理を施すことにより、 実用材料としては最も低いガス放出率を持たせることができ、 熱伝導率は純アルミニウムとほぼ同等でありながら、 硬度はステンレス鋼より固く、熱膨張係数は銅とステンレスに一致しております。

一般的なコンフラットシール用の銅のガスケットを用いて既存のステンレスコンポーネントと 高温のベーキングに耐えうる信頼性の高い真空シールが可能です。 従って、0.2%BeCu合金を用いてゲージポートを製作すれば、 ニップルひとつで、ガス放出を大きく下げることが可能になるのです。

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