真空圧の説明: 絶対圧と真空計、単位 (Pa/mbar/Torr/inHg)、真空レベル、およびその測定方法

「真空圧」は、次の 2 つの異なる方法で使用されるため、混乱を引き起こす用語の 1 つです。

圧力体制としての真空 （チャンバー内の絶対圧が低い）
ゲージの測定値としての真空 （プレッシャー 大気圏以下、「負のゲージ」または「inHg 真空」として表示)

圧力センサーを選択する場合、真空システムを校正する場合、または仕様を作成する場合は、次のことを明記する必要があります。参照 (絶対的なものと大気に対する相対的なもの) および ユニット (Pa、mbar、Torr、inHg)。

1) 真空圧とは何ですか?

真空は「大気圧より低い」（ゲージ用語で）

機器メーカーは多くの場合、真空を次のように定義します。 大気圧よりも低い負圧、周囲圧力を基準として使用します。

この定義はプラント環境において実際的です。大気圧が「ゼロ」である場合、真空は単純に「ゼロ以下」です。

真空とは「絶対圧力が低い」こと（真空技術において）

真空科学/工学では、圧力は一般的に次のように扱われます。 絶対圧力 (真空を参照)。絶対圧力が負になることはあり得ません。

2) 絶対圧力と真空ゲージ圧力 (主な違い)

絶対圧力 (Pabs)

参照： 絶対真空 (理想のゼロ)
例: 80 kPa(a)、20 mbar(a)、1 Torr (絶対)

アシュクロフトは、絶対圧力を絶対真空 (ゼロ圧力) を基準として説明し、負の絶対圧力は存在しないと述べています。

ゲージ圧力 (ページ)

参照： 周囲の大気圧
大気圏の上にいるか下にいるかに応じて、ゲージはプラスにもマイナスにもなります。

多くの業界における「真空圧」＝真空計の測定値

一般的な「真空」の数値は、実際には 大気圧とシステム内の絶対圧力の差：

これは、大気を基準として真空が「大気よりも低い」という考えと一致します。

重要： 同じ体調不良でも、報告の仕方によっては異なって見えることがあります。

チャンバー圧力 = 20kPa(a)
Patm ≈ 101.3 kPa(a) の場合、真空計の読み取り値 ≈ 81.3kPa真空 (または ≈ 24 inHg 真空、単位に応じて)

関連記事: 絶対圧対ゲージ圧対差圧

3) 表示される真空圧力単位 (およびそれらをいつ使用するか)

掃除機の作業は広範囲にわたるため、ユニットの選択は多くの場合、利便性を考慮して行われます。

Pa（パスカル）：SI単位。技術文書や校正に最適
mbar: 真空技術で広く使用されています (1 mbar = 100 Pa)
トール (mmHg): 真空および薄膜コミュニティでは非常に一般的です
インチHg: HVAC/サービスゲージおよび一部の工業用真空計で一般的
atm / psi(a): 一部のプロセスの状況で「大気近傍」真空に使用されます。

NIST は、Pa、mbar、Torr (mmHg)、psi、atm、inH₂O、および inHg にわたる広く使用されている変換表を提供します。

高速変換アンカー (NIST より)

1トル(mmHg) = 133.3224Pa
1気圧= 101325Pa = 760トル = 29.9213 inHg
1 インチHg = 3386.389Pa

4) 真空の「レベル」(ラフ→UHV) とその意味

真空技術では、多くの場合、圧力スペクトルが領域に分割されます。ライボルト一般的な mbar ベースの分類を示し、境界が多少恣意的であることを明示的に示しています。

真空体制 (mbar ベース、真空技術で一般的)

政権	圧力範囲 (mbar)	代表的な意味
粗い真空	1000 → 1ミリバール	大気からのポンプダウン、基本的な真空タスク
中真空	1 → 10⁻³ ミリバール	ガス負荷の除去を改善、高真空ポンプの準備
高真空	10⁻3 → 10⁻⁷ ミリバール	薄膜、電子光学、クリーンプロセス
超高真空 (UHV)	10⁻⁷ → 10⁻¹⁴ ミリバール	表面科学、先端研究

出典: Leybold の真空の基礎ページ。

真空レジーム (Torr ベース、ポンプ選択ノートで一般的に使用されます)

カート・J・レスカー (真空ポンプのテクニカルノート) には、業界で認められている Torr の一連の体制がリストされています。

政権	圧力範囲（Torr）
粗真空	760 → 1トール
粗い真空	1 → 10⁻³ トル
高真空	10⁻⁴ → 10⁻⁸ トル
超高真空	10⁻⁹ → 10⁻¹² トル

これら 2 つの表が異なって見えるのは、正確な境界が規則によって異なるためです。そのため、仕様では常に、 実圧力範囲 必要なのは政権名だけではありません。

5) 真空圧力の測定方法 (およびどのゲージがどこで機能するか)

真空システムでは多くの場合、 複数のゲージタイプというのは、ダイナミックレンジ全体を正確にカバーする単一のゲージはないからです。

5.1 ダイヤフラムゲージ/静電容量圧力計（高精度、ガス非依存性）

静電容量マノメータは、ダイアフラムのたわみを測定し (より直接的な圧力測定)、他の多くのタイプの真空計よりも精度が「絶対的」であるとして扱われることが多いため、評価されています。レスカー氏は、静電容量圧力計の有効範囲はおよそ次の範囲にあると指摘しています。 25,000 トールから 10⁻⁵ トールまで低下 (ヘッドごとのダイナミックレンジ制限あり)。

以下に最適: 正確な圧力制御、校正、ガス組成が変化するプロセス。

5.2 熱伝導率計（ピラニ・熱電対）

MKS は、非常に低い圧力ではダイヤフラムのたわみがあまりにも鈍くなり、その領域のゲージはガス密度と分子特性に基づいていると説明しています。 熱伝導率 主要なカテゴリとしてのゲージ。

以下に最適: 粗〜中真空モニタリング (ポンプダウン)、極端な精度が要求されない一般的な真空システム。

5.3 電離真空計 (熱陰極/冷陰極、高真空用の Bayard-Alpert)

高真空では電離真空計が重要になります。 Lesker 氏は実際的な例を挙げています。一般的なベヤード・アルパートゲージは約 1 から動作します。 10⁻⁴ トルから ~10⁻⁹ トルまで低下。

以下に最適: 高真空およびUHV測定。

5.4 重要な警告: 多くの真空計はガスに依存しています

レスカー氏はこう警告する ほとんどの真空計 (静電容量圧力計とダイヤフラムゲージを除く) はガスごとに異なる応答係数を持っているため、校正なしで「絶対的な真実」として扱うべきではありません。

これは次の点で非常に重要です。

反応性ガスプロセス
ヘリウムを使ったリークテスト
プラズマ/エッチングツール
ガス組成が変化するあらゆるシステム

6) 真空センサー/トランスデューサーの正しい指定方法

顧客が「真空圧」について尋ねた場合は、次の項目を事前に明確にしてください。

参照
- 絶対圧 (Pa(a)、Torr abs) または真空計 (inHg 真空、「kPa 真空」)
必要な範囲
- 例: 1000 mbar → 1 mbar (粗いポンプダウン) vs 10⁻⁶ mbar (高真空)
  実際の数値を使用してください。政権名は慣例によって異なります。
精度の期待値
- 「読み取り値の%」と「%FS」、およびガス組成が変化するかどうか
  ゲージの選択は精度の主張に大きく影響します。
ガス/媒体と汚染
- きれいな乾燥空気 vs 溶剤 vs 腐食剤 vs 凝縮性
環境
- 振動、温度、EMI、および取り付け上の制約
出力/インターフェース
- 組み込みシステム向けの mV/V ブリッジ (ピエゾ抵抗)、電圧/電流、またはデジタル (I²C/SPI)