話題

話題

研究は日々進歩。低圧力を測定する方法

RankRED

RankRed is a place where you can find a lot of interesting and inspiring stuff about science and technology, internet, programming tools and plugins, robots, machines and high tech gadgets, and much more.

本記事は、A New Way To Measure Extremely Low Pressures
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

194 views

読了時間 : 約2分9秒

・新しい冷原子真空標準は、低圧レベルを正確に測定できます。

・研究者は現在、個々のモジュールをテストしており、実用的なプロトタイプがまもなく利用可能になります。

・これは、超高真空および超高真空で動作する最初の絶対センサーになります。

 

圧力/真空を測定する方法はたくさんあります。いくつかの研究所では、新しいテクノロジーを使用して多数の粒子とガスの分子を除去し、低圧を作成して測定しています。

 

多くのプロセスは、最適に動作するために非常に低い圧力を必要とします。たとえば、マイクロチップメーカーは、海面の気圧の約1,000億倍の低圧を持つ真空チャンバーで作業します。実際、いくつかのアプリケーションでは、月や宇宙環境と同様に、それよりも数千倍低い圧力が必要です。

 

このようなレベルでは、圧力を制御および測定するプロセスは非常に困難になります。既存の方法は、イオンゲージと呼ばれる機器に依存していますが、不変のパラメータや量子現象を処理することはできません。

 

現在、米国国立標準技術研究所の研究者は、従来の真空チャンバーに配置できる真空計を開発しました。キャリブレーションを必要とせず、自然の基本定数に依存しているため、量子情報科学に適しています。

 

より低い圧力レベルはどのように測定するのか?

新しいデバイスは、真空内の磁場とレーザーによってトラップされたリチウム原子の数の変化を監視します。これらのトラップされた原子は蛍光を発し、真空中で他の粒子にぶつかると、蛍光の量が減少します。圧力は、蛍光レベルの変動を観察することで検出できます。

 

この概念を詳しく説明しましょう。研究者たちは、原子の基本的な特性を測定するために、冷原子真空標準(CAVS)を設計しました。このシステムは、現在の真空チャンバーで使用できるほど十分に小さい(ポータブルである)。

 

ポータブルCAVSのコンセプト| 引用:NIST

 

これは、合計6つのレーザービームを使用する磁気光学トラップに依存しています(3つの軸のそれぞれに2つの対向するビームがあります)。トラップされた原子の速度は、レーザー光子からエネルギーを吸収するにつれて低下します。原子を特定の位置に保つために、磁気光学トラップは変化する磁場を使用します。磁場の強さは、内側の距離(中央でゼロ)とともに減少します。したがって、すべての原子は中心に向かって押し出されます。

 

研究者達は、回折格子と呼ばれる光学機器に向けられた1つのレーザービームのみを使用しました。機器は、光をさまざまな角度から来るいくつかのビームに分割し、トラップを作成します。この時点で、リチウム原子は絶対零度をわずかに上回り、周囲の水素分子に衝突します。

 

クレジット:NIST

 

以下は、彼らがセシウムとルビジウムの代わりにリチウム原子を好んだ理由です:

 

1.リチウムは比較的冷却とトラップが容易です。

2.それは真空のためのはるかに優れたセンサーです。

3.水素分子とリチウム原子の相互作用を正確に測定できます。

4.リチウムは室温では蒸気圧が低いため、気体状態に変化することはありません。

 

次なるものは?

現在、研究者は個々のモジュールをテストしており、近い将来、実用的なプロトタイプを期待しています。これは、量子情報科学から重力波検出器まで、高度な研究におけるインフラストラクチャの重要な部分である超高真空および超高真空で動作する最初の絶対センサーになります。

 

このポータブルシステムにより、メーカーや科学者は、プロセスや実験を開始する前に真空レベルを正確に測定できます。より低い真空レベルは正確に評価できます–その重要性は量子科学のような分野で絶えず増加しています。

おすすめ新着記事

おすすめタグ