真空の適切な操作ベースの機器
ソース: ロバート M. Rioux、Ajay Sathe & Zhifeng 陳、ペンシルバニアの州立大学、大学公園、PA
真空実験室プロシージャの数が足りない。これは、真空ポンプの使用によって実験室で最も日常的に達成されます。低圧下における作業に加えて真空ポンプも使用できます原子炉またはフラスコ…
1 です個人用保護具の使用
- または真空装置の近くで作業するとき、フェースシールド、白衣、安全メガネを利用する必要があります。 。
- 飛行のガラスまたは圧力の急激な変化から生じる破片を防ぐために、ブラストシールドを使わなければならない 。
2。適切な配管や機器の使用
- 常に真空用チューブ、ガラス製品、および評価、その他の機器を使用します。不適切な使用により材料破壊や爆発・爆縮を引き起こす 。
- としてこれらことができます簡単に亀裂/休憩真空下でガラス欠陥/カットを定期的にチューブを確認します 。
- 真空ポンプの排気は、ヒューム フードまたはスクラブ ビル排気に接続する必要があります。これは腐食性や毒性化学物質を利用したシステムの真空を利用する場合は特に重要です 。
- 実験と真空の程度によって関与、ガードまたは演算子と真空下で容器との間に防護壁を採用する必要があります。これらは、同じ種類の障壁高圧機器から演算子を分離するために使用をすることができます 。
3。トラップ
- 真空源 (ポンプ) と装置真空を利用したトラップを常に使用します。トラップは、漏洩事故や真空ラインに材料逆流の場合損傷から高価な真空源を保護する 。
- トラップはポンプの排気中に排出されてから蒸気/悪臭を防ぐためにも役立ちます 。
- トラップは、通常、ドライアイスまたは液体窒素風呂を使用して cryostatted です。このような極低温を利用しながら、極端な注意をしなければなりませんし、適切な PPE を使用してトラップのうち冷媒を転送する必要があります 。
- (すなわち、液体窒素) 極低温の液体冷却の目的のための使用は酸素の液化につながることができますのでは前に、と操作中に真空下でする真空システム する必要があります。必要な真空レベルを達成した後、液体窒素でオイル トラップを含むデュワーをその後に入力できます。真空下でしながら、真空を必要とする実験の終了後満たされた液体窒素トラップからデュワー フラスコを削除、暖かい室温、トラップを聞かせて、大気圧システムをゆっくりと開きます 。 自分
- 、デュワー フラスコ、真空下で、彼らは瞬時に崩壊することができますよう、最大限の注意と扱われなければなりません。常に時の輸送やデュワー フラスコでの作業に適切な PPE を使用します 。
4。ブリード ライン
- 真空ラインはトラップ、真空ソースから切断する前にゆっくりと抽気される必要があります。突然材料圧応力の変化し、時期尚早破壊や爆発を引き起こすことができます 。
5。ガラス コーティング
- 250 mL の真空装置で使用されているより大きいガラスは、テープ、網、または爆発した場合、破片を飛んでのチャンスを減らすためにプラスチック コーティングで包まれている必要があります。トラップには、デュアー、蒸発器、真空の下で維持される他のガラス製品が含まれます 。
真空ポンプはさまざまな検査で採用されています。一般的な例としては、濾過、乾燥、脱ガス、蒸発のコーティングおよび質量分析法
。ポンプ設備を維持し、機器の故障、爆発、化学物質の放出を防ぐために安全に運営する必要があります。このビデオがいくつかの一般的なポンプ デザインをご紹介、真空機器をセットアップするときに観察されるべき一般的な注意事項についてし、操業の安全を示す
様々 なポンプ デザインを探索から始めましょう
。ロータリーベーン ポンプで空気とその他のガスを通して描かれて入口ローターで。ガスは油の排気で、システムを残してコンセントに、逆流を防ぐことができます経由で強制されます。回転式ベーン ・ ポンプは 10 負 3 Torr の真空を生成できます。これらのポンプは自己潤滑性が、オイル交換を必要し、水蒸気によって腐食を受けます
。スクロール ポンプ空気は 2 つの偏心スパイラル スクロール間入口を通過、1 つは固定、その他の周回します。運動は、空気を圧縮し、出口に向かってプッシュします。10 負の 2 Torr の真空を実現できます。スクロール ポンプ「ドライ」メカニズム - 石油や水、彼らは必要ありませんが、彼らに着ける巻物を定期的に交換する必要があります。スクロール ポンプ、ロータリーベーン ポンプ、蒸留、濾過、脱ガスに適しています
。A 水吸引は、研究所に多いポンプの一種です。ポンプのこのタイプの水は高速ノズル入口を通って入り、低圧流体ジェットとして終了します。ガス側ポートを介してで描かれる、コンセントに強制します。水吸引のみ 10 Torr の真空を生成します。彼らは、普通のシンクの蛇口に簡単に接続、彼らは大量の水を必要とします。水吸引乾燥と抽出に使用頻繁
。最後に、ターボ分子ポンプは超高真空を生成します。空気が交互に粗引き真空ポンプを接続したコンセントを介してガス分子をドライブ固定子とタービンのブレードを強制的に。ターボ分子ポンプは 10 負 10 Torr の低真空を作り出すが、最初 1 Torr まで圧を下げる別のポンプが必要です。ターボ分子ポンプは、電子顕微鏡観察、結晶成長、蒸発のコーティングに使用されます。
デザインに慣れて、今ではこれらの真空ポンプを作動させる前に観察する必要があります個人の保護、安全対策を調べてみましょう
。は可能であれば、下げたサッシで発煙のフードの中のすべての真空装置を動作します。安全ゴーグル、顔面シールドを着用します。ガラス、真空下で崩壊する場合に、これらは化学物質や破片に対する保護を提供します
。使用ガラス器具用真空の予想水準評価。ガラス製品や管の亀裂やその他の欠陥を確認してください。不良または不適切な機器はすることができます簡単に真空下で破。飛び散る破片に対する予防策としてテープ、網、またはプラスチック、250 mL より大きいガラスをラップします
。腐食性の蒸気を生成するための手順がわかっている場合は、それらの蒸気を耐えることができるポンプを選択します。ポンプは腐食からきれい、自由を確認します。オイルポンプ、オイルレベルをチェックし、オイルを定期的に交換します
。確認ポンプはレベルでバランスの取れたです。ヒューム フードの排気ポンプのコンセントに接続します。安全に化学物質の放出を防ぐためにフードの内側のチューブを配置します。すべてのチューブが制限されていると、特に近くフランジの漏れがないことを確認します
中とポンプの運転後安全への配慮を見てみましょう今では真空ポンプの設定
。コールド トラップを介してガラス製品にポンプ入口に接続します。コールド トラップは装置から避難した揮発性有機物を凍結によりポンプを保護ガラス容器
。ドライアイスまたは液体窒素デュワーに中には、コールド トラップを浸漬します。これらの冷媒を処理するときに低温の保護具を使用します
。の潜在的な危険は高い爆発性の液体窒素を生成するコールド トラップ中の酸素の結露です。その形成を防ぐためには、真空ポンプを起動し、水没する前に装置を避難液体窒素でコールド トラップ。真空下でない場合は液体窒素を連絡するコールド トラップおよび決して場所のコールド トラップと空気に真空ラインを開きます
。凝縮溶剤、液体酸素のコールド トラップを定期的にチェックします。必要に応じて空管と真空ポンプに入る溶剤を防ぐためにコールド トラップにします。液体酸素、光の青い液が表示されている場合、プロシージャを終了して問い合わせが真空を停止か液体窒素を削除します
。の手順が終了したら、冷却剤からコールド トラップを撤回し、ポンプをオフ。コールド トラップと突然与圧を防ぐために、ポンプを外す前に真空ラインをゆっくり出血します
真空ベースの機器、ラボの安全性はゼウスの導入を見ただけ。各種真空ポンプ、潜在的な危険および安全な操作を確保するために遵守すべき注意事項に精通している必要がありますできます。いつも見てくれてありがとう!
真空ポンプは、さまざまな実験室の手順で採用されています。一般的な例としては、ろ過、乾燥、脱気、蒸発コーティング、質量分析などがあります。
ポンプ機器は、機器の故障、爆発、化学物質の放出を防ぐために、安全に保守および操作する必要があります。このビデオでは、いくつかの一般的なポンプ設計を紹介し、真空装置のセットアップ時に遵守すべき一般的な注意事項について説明し、操作上の安全性を実証します。
まず、さまざまなポンプの設計について見ていきましょう。
ロータリーベーンポンプでは、空気やその他のガスはローターによって入口から引き込まれます。ガスは、逆流を防ぐオイルシールされた排気口を介して、システムから出る出口に押し出されます。ロータリーベーンポンプは、10からマイナス3のTorrの真空を生成することができます。これらのポンプは自己潤滑性がありますが、オイル交換が必要であり、水蒸気による腐食に対して脆弱です。
スクロールポンプでは、空気は2つの偏心スパイラルスクロールの間の入口を通過し、1つは固定され、もう1つは周回します。この動きにより、空気が圧縮され、出口に向かって押し出されます。10からマイナス2のTorrの真空度を達成することができます。スクロールポンプは「ドライ」メカニズムです-油や水は必要ありませんが、スクロールが摩耗すると定期的に交換する必要があります。スクロールポンプとロータリーベーンポンプは、蒸留、ろ過、脱気に適しています。
水吸引器は、実験室でよく見られる別のタイプのポンプです。このタイプのポンプでは、水は入口から高速ノズルに入り、低圧流体ジェットとして排出されます。ガスはサイドポートから引き込まれ、出口に押し込まれます。水吸引器は、わずか10Torrの真空を生成します。普通の流しの蛇口に簡単に接続できますが、大量の水が必要です。水吸引器は、乾燥と抽出によく使用されます。
最後に、ターボ分子ポンプは超高真空を生成します。空気は、粗引きポンプに接続された出口からガス分子を駆動する交互のステーターブレードとタービンブレードを介して押し込まれます。ターボ分子ポンプは、10から負の10 Torrまでの真空を生成できますが、最初に圧力を1 Torrに下げるには別のポンプが必要です。ターボ分子ポンプは、電子顕微鏡、結晶成長、および蒸発コーティングに使用されます。
設計に慣れてきたところで、これらの真空ポンプを操作する前に遵守すべき個人の保護と安全対策について検討してみましょう。
可能であれば、サッシを下げた状態でドラフト内のすべての真空装置を操作してください。安全ゴーグルとフェイスシールドを着用してください。これらは、ガラス製品が真空下で破裂した場合に、化学物質や破片から保護します。
予想される真空度で使用することが評価されているガラス器具と機器を使用してください。ガラス器具とチューブにひび割れやその他の欠陥がないか確認してください。欠陥のある機器や不適切な機器は、真空下で簡単に爆縮する可能性があります。飛散する破片に対するさらなる予防策として、250 mLを超えるガラス器具をテープ、ネット、またはプラスチックで包みます。
この手順で腐食性の蒸気が発生することがわかっている場合は、それらの蒸気に耐えることができるポンプを選択してください。ポンプが清潔で腐食していないことを確認してください。オイルポンプの場合は、オイルレベルを確認し、定期的にオイルを交換してください。
ポンプが水平でバランスが取れていることを確認してください。ポンプ出口をヒュームフードの排気口に接続します。化学物質の放出を防ぐために、チューブをフードの内側にしっかりと配置してください。すべてのチューブに制限がなく、特にフランジの近くに漏れがないことを確認します。
真空ポンプが設置されたところで、ポンプ運転中や運転後の安全性について考察していきましょう。
ポンプインレットをコールドトラップを介してガラス器具に接続します。コールドトラップは、装置から排出された揮発性有機物を凍結することによりポンプを保護するガラス容器です。
処置中、コールドトラップはドライアイスまたは液体窒素のデュワーに沈められます。これらのクーラントを取り扱うときは、極低温保護具を使用してください。
潜在的な危険は、コールドトラップ内の酸素が凝縮して爆発性の高い液体窒素を生成することです。その形成を防ぐために、コールドトラップを液体窒素に沈める前に、真空ポンプを始動して装置を排気してください。真空下でない場合は、コールドトラップが液体窒素に接触しないようにしたり、コールドトラップを所定の位置に設置した状態で真空ラインを空気に開いたりしないでください。
コールドトラップに凝縮した溶剤と液体酸素がないか定期的にチェックしてください。必要に応じて、コールドトラップを空にして、溶剤がチューブと真空ポンプに入るのを防ぎます。水色の液体である液体酸素が見える場合は、処置を終了して支援を求めますが、真空を停止したり、液体窒素を除去したりしないでください。
手順が完了したら、コールドトラップをクーラントから引き出してから、ポンプのスイッチを切ります。突然の加圧を防ぐために、コールドトラップとポンプを切断する前に、バキュームラインをゆっくりとブリードします。
JoVEの真空ベースの機器のラボの安全性の紹介をご覧になりました。これで、さまざまな種類の真空ポンプ、その潜在的な危険性、および安全な操作を確保するために遵守すべき注意事項について理解している必要があります。いつものように、ご覧いただきありがとうございます!
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Q1: What are the main types of vacuum pumps used in laboratory procedures?
Common laboratory vacuum pumps include rotary-vane pumps, which generate vacuums up to 10^-3 Torr and are self-lubricating; scroll pumps, which achieve 10^-2 Torr and require no oil; water aspirators, which produce 10 Torr and connect easily to faucets; and turbomolecular pumps, which create ultrahigh vacuums of 10^-10 Torr for specialized applications like electron microscopy.
Q2: Why is a cold trap essential when operating vacuum equipment?
A cold trap is a glass container that protects the pump by freezing volatile organics evacuated from the apparatus. Submerged in dry ice or liquid nitrogen during the procedure, it prevents solvents and condensed gases from entering the tubing and damaging the vacuum pump. Regular monitoring prevents liquid oxygen formation, which is highly explosive.
Q3: What personal protective equipment should be worn when operating vacuum pumps?
Operators should wear safety goggles and a face shield to protect against chemicals and debris if glassware implodes under vacuum. Operating all vacuum equipment inside a fume hood with the sash lowered provides additional containment. Proper use of personal protective equipment is critical for preventing injuries from sudden pressure changes or chemical exposure.
Q4: How should glassware be prepared before using vacuum equipment?
Check all glassware and tubing for cracks or defects, as damaged equipment can implode under vacuum. Use glassware rated for the expected vacuum level. Wrap containers larger than 250 mL in tape, netting, or plastic to contain flying debris. Ensure all tubing is unrestricted and free from leaks, especially near flanges.
Q5: What precautions prevent liquid oxygen formation in cold traps?
Start the vacuum pump and evacuate the apparatus before submerging the cold trap in liquid nitrogen. Never allow the cold trap to contact liquid nitrogen if not under vacuum, and never open the vacuum line to air with the cold trap in place. Regularly check for light blue liquid oxygen; if visible, terminate the procedure and call for assistance without stopping the vacuum.
Q6: What maintenance is required for different pump types?
Rotary-vane pumps require regular oil changes and are vulnerable to water vapor corrosion. Scroll pumps are dry mechanisms but need periodic scroll replacement as they wear. All pumps should be kept level, balanced, and clean. For oil pumps, check oil levels regularly and ensure the pump is free from corrosion before operation.
Q7: How should vacuum equipment be safely shut down after use?
After the procedure is complete, withdraw the cold trap from the coolant first, then switch off the pump. Bleed the vacuum lines slowly before disconnecting the cold trap and pump to prevent sudden pressurization. This gradual depressurization protects equipment from damage and prevents dangerous pressure spikes.