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圧力は、気体の状態方程式および分子密度と屈折率の関係式より、屈折率と温度から求められる。本研究では、1 Pa～100 kPaの圧力範囲を対象に、光学式圧力計を開発している。気体の屈折率は、ファブリ・ペロ共振器と周波数可変レーザを用いて計測する。気体の温度は、恒温水や断熱材を用いてチャンバ全体の温度調整をし、サーミスタと標準抵抗と電圧比測定器を用いて計測する。学式圧力計の課題は、計測感度の補正である。近年、ヘリウムの分極率とアルゴンの分極率がそれぞれ相対標準不確かさ 0.2 ppmと2 ppmで求められた。ヘリウムを用いた光学式圧力計測とアルゴンを用いた光学式圧力計測を、同じ圧力条件下で行うことで、装置の計測感度をそれらの分極率から算出可能である(「2ガス法」)。装置の計測感度を圧力以外の物理量(気体の分極率)から補正できれば、従来の圧力標準を用いた校正をしなくても光学式圧力計単体で圧力の絶対値が計測可能になり、真空域の圧力計測技術を発展させられる。2021年度の研究成果は主に下記の2点である。
[研究実績①]
上述の「2ガス法」により、装置の計測感度をヘリウムの分極率とアルゴンの分極率から求めた。また、従来の圧力標準から求めた装置の計測感度と比較した。ヘリウムのキャビティへの浸透という課題を明らかにした。ヘリウムのキャビティへの浸透の影響の補正を行い、上述の目標を達成する予定である。また成果をまとめて論文発表予定である。
[研究実績②](論文掲載)(アクセプト済)
光学式圧力計を用いて100 Pa 以下を計測する際の課題、そして10 Pa から120 kPa の範囲における現在の性能、をまとめた。また、目標不確かさを達成するために検討した方法をまとめた。
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