JPS59200078A - 真空排気方法 - Google Patents
真空排気方法Info
- Publication number
- JPS59200078A JPS59200078A JP58074426A JP7442683A JPS59200078A JP S59200078 A JPS59200078 A JP S59200078A JP 58074426 A JP58074426 A JP 58074426A JP 7442683 A JP7442683 A JP 7442683A JP S59200078 A JPS59200078 A JP S59200078A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal hydride
- hydrogen gas
- vacuum
- temperature
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
- F04B37/02—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by absorption or adsorption
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、真空ポンプ装置の中で、特に金属水素化物が
水素ガス全可逆的に吸蔵と放出をする性質を利用した水
素ガス選択吸収性を利用した真空排気方法に関するもの
であり、電子管工業、半導体工業などで簡易に真空ポン
プ装置と1〜で利用できるC 従来例の構成とその問題点 真空ポンプ装置に関して大別すれば、油回転ポンプや油
拡散ポンプに代表されるような機械的ポンプと、クライ
オポンプ、ゲックーポンプ、リープジョンポンプなどの
気体分子の凝縮や吸着などの表面現象全利用した真空ポ
ンプとに分類でさる。
水素ガス全可逆的に吸蔵と放出をする性質を利用した水
素ガス選択吸収性を利用した真空排気方法に関するもの
であり、電子管工業、半導体工業などで簡易に真空ポン
プ装置と1〜で利用できるC 従来例の構成とその問題点 真空ポンプ装置に関して大別すれば、油回転ポンプや油
拡散ポンプに代表されるような機械的ポンプと、クライ
オポンプ、ゲックーポンプ、リープジョンポンプなどの
気体分子の凝縮や吸着などの表面現象全利用した真空ポ
ンプとに分類でさる。
このうち1機械的ポンプは油蒸気を有した真空ポンプで
あることから清浄な真空を得る利用分野では問題が残さ
れていた。
あることから清浄な真空を得る利用分野では問題が残さ
れていた。
一方、表面現象を利用した真空ポンプは清浄な真空を必
要とする利用分野に普及しているが、それぞれポンプの
種類によって、構成や取扱いの複雑さ、排気速度、使用
出来る真空度、ガス成分による排気能力の差異、装置価
格などの点で独自の問題点金有している。
要とする利用分野に普及しているが、それぞれポンプの
種類によって、構成や取扱いの複雑さ、排気速度、使用
出来る真空度、ガス成分による排気能力の差異、装置価
格などの点で独自の問題点金有している。
発明の目的
本発明は装置を小形にし、より清浄度の高い真空排気方
法全提供するものである。
法全提供するものである。
発明の構成
本発明の真空排気方法は少なくとも、被真空排気系内の
雰囲気を水素ガスで置換し、その後、金属水素化物をプ
ラトー領域における水素平衡圧カ一温度特性(P−T特
性)に基づいて、水素平衡圧力における温度条件からよ
り低温度条件に冷却することによって水素ガス雰囲気を
金属水素化物に吸蔵させて真空排気を行なうものである
。
雰囲気を水素ガスで置換し、その後、金属水素化物をプ
ラトー領域における水素平衡圧カ一温度特性(P−T特
性)に基づいて、水素平衡圧力における温度条件からよ
り低温度条件に冷却することによって水素ガス雰囲気を
金属水素化物に吸蔵させて真空排気を行なうものである
。
実施例の説明
本発明は、金属水素化物を用いて、水素ガスを選択的に
金属水素化物に反応させ、水素ガス雰囲気の圧゛労金変
化させ、真空排気装置としての機能全書よつとするもの
である。
金属水素化物に反応させ、水素ガス雰囲気の圧゛労金変
化させ、真空排気装置としての機能全書よつとするもの
である。
金属水素化物は水素ガスとの反応において、可逆的に水
素ガスを吸蔵したり、放出したりすることができる。金
属水素化物の特性を示すために一般的に、P−C−T(
圧力−組成−等温線)線図がよく用いられる。このP−
C−T線図において組成の変動があっても比較的一定の
平衡圧力金有している部分を一般にプラトー領域と呼ば
れている。すなわちプラトー領域では水素の吸蔵、放出
全行なって水素化物の組成が変動しても平衡圧力は殆ん
ど変化金示さない。このプラトー領域での金属水素化物
の平衡圧力(PH2)と絶対温度(′r)との間では、
jnPH2と1/T とが良好な直線関係を示すこと
が知られており、この関係から、金属水素化物の温度を
変化させればその温度に対応した平衡圧力全書ることが
出来る。
素ガスを吸蔵したり、放出したりすることができる。金
属水素化物の特性を示すために一般的に、P−C−T(
圧力−組成−等温線)線図がよく用いられる。このP−
C−T線図において組成の変動があっても比較的一定の
平衡圧力金有している部分を一般にプラトー領域と呼ば
れている。すなわちプラトー領域では水素の吸蔵、放出
全行なって水素化物の組成が変動しても平衡圧力は殆ん
ど変化金示さない。このプラトー領域での金属水素化物
の平衡圧力(PH2)と絶対温度(′r)との間では、
jnPH2と1/T とが良好な直線関係を示すこと
が知られており、この関係から、金属水素化物の温度を
変化させればその温度に対応した平衡圧力全書ることが
出来る。
ただし、これ寸で知られていた直線関係の成立する範囲
は、平衡圧力では主として0.1〜1100at程度の
範囲であり、本発明に関する真空度の高い領域(大気圧
〜10atm、li度)では、その物性ばあ一!り知ら
れていないので真空ポンプに応用した例もなかった。
は、平衡圧力では主として0.1〜1100at程度の
範囲であり、本発明に関する真空度の高い領域(大気圧
〜10atm、li度)では、その物性ばあ一!り知ら
れていないので真空ポンプに応用した例もなかった。
本発明者らは、各種金属水素化物について、真空領域で
の金属水素化物と水素ガスとの反応について詳細に調べ
た。その結果、金属水素化物材料 □)によっ
てその挙動に差異はあるものの、か々り低い圧力範囲に
おいても、水素の吸蔵、放出の反応が可能であり、可逆
的な真空ポンプ装置としての機能を有していることを確
かめた。すなわち、はとんどの金属水素化物材料が、1
0〜10 atm程度の圧力範囲で、温度全変化させる
ことによって、平衡圧力(l2nPH2)と絶対温度(
T)との間で直線的な関係をほぼ満足した。そして、1
02L加よりさらに低い圧力の領域では、いくら温度金
工げてもそれに対応した平衡圧力は得られなく、その直
線的な関係を満足するだめの適当な温度領域寸たは圧力
の範囲が存在することを確認した。
の金属水素化物と水素ガスとの反応について詳細に調べ
た。その結果、金属水素化物材料 □)によっ
てその挙動に差異はあるものの、か々り低い圧力範囲に
おいても、水素の吸蔵、放出の反応が可能であり、可逆
的な真空ポンプ装置としての機能を有していることを確
かめた。すなわち、はとんどの金属水素化物材料が、1
0〜10 atm程度の圧力範囲で、温度全変化させる
ことによって、平衡圧力(l2nPH2)と絶対温度(
T)との間で直線的な関係をほぼ満足した。そして、1
02L加よりさらに低い圧力の領域では、いくら温度金
工げてもそれに対応した平衡圧力は得られなく、その直
線的な関係を満足するだめの適当な温度領域寸たは圧力
の範囲が存在することを確認した。
この10atmよすさらに低圧力の領域では、もはや水
素ガスは、金属水素化物を形成する反応ではなく、一般
的なガス吸着が支配的になるものと考えられる。
素ガスは、金属水素化物を形成する反応ではなく、一般
的なガス吸着が支配的になるものと考えられる。
このように、被真空排気系内の雰囲気ガス金、あらかじ
め水素ガスで置換しておき、金属水素化物’i1atm
前後の温度から、冷却して行けば、金属水素化物は、そ
の冷却温度に対応する平衡圧力を維持するために、素早
く被真空排気系内の水素ガス金吸蔵し、真空ポンプとし
ての機能を得ることが出来る。金属水素化物は、水素ガ
スの貯蔵能力が大さく、1グラムの金属水素化物を用い
れば、1気圧の水素ガス全豹100〜2000C程度吸
蔵することから非常に小さな容量で太さな排気能力を実
現でさるという特徴を有している。この装置に使用する
金属水素化物は、水素貯蔵能力が高いこと、ヒステリン
ス特性が優れていること、反応速度が速いこと、長寿命
であることなどが重要な因子であるが、その使用条件か
ら金属水素化物の平衡解離圧力が一50°C〜300℃
の温度において1気圧である特性を有しているものが好
ましい。
め水素ガスで置換しておき、金属水素化物’i1atm
前後の温度から、冷却して行けば、金属水素化物は、そ
の冷却温度に対応する平衡圧力を維持するために、素早
く被真空排気系内の水素ガス金吸蔵し、真空ポンプとし
ての機能を得ることが出来る。金属水素化物は、水素ガ
スの貯蔵能力が大さく、1グラムの金属水素化物を用い
れば、1気圧の水素ガス全豹100〜2000C程度吸
蔵することから非常に小さな容量で太さな排気能力を実
現でさるという特徴を有している。この装置に使用する
金属水素化物は、水素貯蔵能力が高いこと、ヒステリン
ス特性が優れていること、反応速度が速いこと、長寿命
であることなどが重要な因子であるが、その使用条件か
ら金属水素化物の平衡解離圧力が一50°C〜300℃
の温度において1気圧である特性を有しているものが好
ましい。
この温度範囲内の金属水素化物は、比較的良好な真空ポ
ンプとしての機能を有しているが、300℃以上のく)
のは、温度条件として高温が必要であること、反応の可
逆性に乏しいなどの問題金有しており、逆に一60℃以
下のものは、室温での平衡圧が10atm以上にもなり
、系内の圧力全面くさせないだめの温度管理を必要とす
る。
ンプとしての機能を有しているが、300℃以上のく)
のは、温度条件として高温が必要であること、反応の可
逆性に乏しいなどの問題金有しており、逆に一60℃以
下のものは、室温での平衡圧が10atm以上にもなり
、系内の圧力全面くさせないだめの温度管理を必要とす
る。
なお、本発明において、被真空排気系内を真空排気する
場合、室温での平衡圧が1atmより低い金属水素化物
を用いる場合には、適当な平衡圧力になるよりに、真空
排気前に金属水素化物を加熱することが有効であった。
場合、室温での平衡圧が1atmより低い金属水素化物
を用いる場合には、適当な平衡圧力になるよりに、真空
排気前に金属水素化物を加熱することが有効であった。
本発明では、水素ガス選択性吸収するので、水素ガスで
置換した後の被真空排気系内には、わずかな不純物ガス
成分が存在する。これらの不純物ガスに対して、金属水
素化物は強い吸着能力を有しているため水素ガスと同時
に吸着除去することが可能である。
置換した後の被真空排気系内には、わずかな不純物ガス
成分が存在する。これらの不純物ガスに対して、金属水
素化物は強い吸着能力を有しているため水素ガスと同時
に吸着除去することが可能である。
なお、本発明は比較的小さな温度差での冷却によって、
真空排気が可能であるといつ特徴金持つと共に、−要冷
却された金属水素化物の冷却を停止するだけで、容易に
再生が出来るという特徴も有している。
真空排気が可能であるといつ特徴金持つと共に、−要冷
却された金属水素化物の冷却を停止するだけで、容易に
再生が出来るという特徴も有している。
次に具体的実施例について説明する。図面は本発明の一
実施例の真空排気方法を具体化した真空ポンプ装置の構
Fy、?:第1図に示す。第1図で金属水素化物粉末1
はアルミニウムや銅で作られた密閉容器2に収容した。
実施例の真空排気方法を具体化した真空ポンプ装置の構
Fy、?:第1図に示す。第1図で金属水素化物粉末1
はアルミニウムや銅で作られた密閉容器2に収容した。
そして密閉容器2はポンプバルブ3を介して、被真空排
気系である真空チャンバー4に接続した。真空チャンバ
ー4には水素ガスを置換するためのガス入(出)ロバル
ブらと真空計6全接続した。才だ金属水素化物を冷却す
るために密閉容器20周辺に冷却剤容器7を設け。
気系である真空チャンバー4に接続した。真空チャンバ
ー4には水素ガスを置換するためのガス入(出)ロバル
ブらと真空計6全接続した。才だ金属水素化物を冷却す
るために密閉容器20周辺に冷却剤容器7を設け。
その容器内に冷却剤8金入れた。
このような構成の装置で、金属水素化物として各種の平
衡圧力の異なるLaNi5− Hx 。
衡圧力の異なるLaNi5− Hx 。
Ti□、6Zr(1,4Mn1.2Cr(、,6Cuo
、2 Hx、 ZrMn2 HX+ Mg2NI H
xについて谷1oOgずつ用いて別々に真空ポンプとし
ての性能を求めた。
、2 Hx、 ZrMn2 HX+ Mg2NI H
xについて谷1oOgずつ用いて別々に真空ポンプとし
ての性能を求めた。
この場合の密閉容器2の内容積に約70CC1真空チヤ
ンバー4の内容積は約51である。そして各金属水素化
物は、あらかじめ水素と反応を数回性なって、充分活性
化してからプラトー領域の下限の水素量1で調整してセ
ットした。
ンバー4の内容積は約51である。そして各金属水素化
物は、あらかじめ水素と反応を数回性なって、充分活性
化してからプラトー領域の下限の水素量1で調整してセ
ットした。
真空排気の方法として%LaNi 5の場合について説
明する。1ずLaNi 5− Hxの入っている密閉容
器2を室温の状態で保持した。このLaNi 5− H
xは、20℃で約1.2atmの平衡圧力金有していた
。こ □)の時ポンプバルブ3は閉じであ
る。真空チャンバー4内全ガス入(出)ロバルブ5から
水素ガス金導入して、水素ガスで置換した。そして、ガ
ス入(出)ロバルブ6を閉じた。この状態で真空ポンプ
全運転する前準備が完了する。1ず、LaN15−Hx
を冷却するために冷却剤容器7に、冷却剤8として液体
窒素(−196℃)を入れ、ポンプバルブ3′ff:素
早く開放した。
明する。1ずLaNi 5− Hxの入っている密閉容
器2を室温の状態で保持した。このLaNi 5− H
xは、20℃で約1.2atmの平衡圧力金有していた
。こ □)の時ポンプバルブ3は閉じであ
る。真空チャンバー4内全ガス入(出)ロバルブ5から
水素ガス金導入して、水素ガスで置換した。そして、ガ
ス入(出)ロバルブ6を閉じた。この状態で真空ポンプ
全運転する前準備が完了する。1ず、LaN15−Hx
を冷却するために冷却剤容器7に、冷却剤8として液体
窒素(−196℃)を入れ、ポンプバルブ3′ff:素
早く開放した。
そうすると真空チャンバー4内は1 atmがら非常に
早く圧力が下降し、約2分でQ、8 torr に寸
で達した。最終的にLaN15−Hxで到達し得た真空
度1rJ−o−6torr テあッ’f’c □結果
がら、LaN15−Hxの場合は約−85℃程度の温度
1では、平衡圧力と温度とが直線関係を成立すると予測
された。
早く圧力が下降し、約2分でQ、8 torr に寸
で達した。最終的にLaN15−Hxで到達し得た真空
度1rJ−o−6torr テあッ’f’c □結果
がら、LaN15−Hxの場合は約−85℃程度の温度
1では、平衡圧力と温度とが直線関係を成立すると予測
された。
この冷却された状態から冷却剤8を抜き取り冷却を停止
すると、金属水素化物は室温葦で温度上昇を行ない、温
度上昇と共に平衡圧力も約1 atmまで復帰した。こ
のようにして、 LaN15−Hx f数十回、冷却
と冷却停止を繰り返えしたが、殆んど同様の排気速度と
到達真空度を維持することができた。
すると、金属水素化物は室温葦で温度上昇を行ない、温
度上昇と共に平衡圧力も約1 atmまで復帰した。こ
のようにして、 LaN15−Hx f数十回、冷却
と冷却停止を繰り返えしたが、殆んど同様の排気速度と
到達真空度を維持することができた。
以上のLaNi 5− Hxと同様のこと金、Ti、)
、6Zr o、4Mn 1,2Cr 1lL6cu O
,2−Hx 、 ZrMn2− Hx 。
、6Zr o、4Mn 1,2Cr 1lL6cu O
,2−Hx 、 ZrMn2− Hx 。
Mg2Ni −Hxについても行なった。その結果、平
衡圧力が低い材料はど、真空排気全行なう前に金属水素
化物を加熱して平衡圧刃金0.1〜1 atm程度にし
ておいた方が有効であった。また平衡圧力の低いものは
、液体窒素々ど非常に低い温度の冷却剤など使用しなく
ても、通常のドライアイス寒剤や、氷寒剤で十分効果が
得られることがわかった。
衡圧力が低い材料はど、真空排気全行なう前に金属水素
化物を加熱して平衡圧刃金0.1〜1 atm程度にし
ておいた方が有効であった。また平衡圧力の低いものは
、液体窒素々ど非常に低い温度の冷却剤など使用しなく
ても、通常のドライアイス寒剤や、氷寒剤で十分効果が
得られることがわかった。
これらの金属水素化物粉末の場合も、非常に短時間に1
torr 前後の真空度孕得ることが可能であった0 発明の効果 本発明の真空排気方法においては、次のような効果金有
している。
torr 前後の真空度孕得ることが可能であった0 発明の効果 本発明の真空排気方法においては、次のような効果金有
している。
(1)水素ガスを選択的に吸蔵、放出する金属水素化物
を利用しており、真空排気の速度が早い。
を利用しており、真空排気の速度が早い。
(2)金属水素化物全冷却することにより、清浄な真空
が得られ、構成が簡単であり、また取扱いが容易である
。
が得られ、構成が簡単であり、また取扱いが容易である
。
(3)水素ガスに対して高い貯蔵密度があるために小型
化が容易である。
化が容易である。
(4)再生に高温での加熱が不要であり再生条件が容易
で、かつ長寿命である。
で、かつ長寿命である。
(5)装置全構成したとき可動部分がなく、無振動。
無、騒音で作動する。
図は本発明一実施例の真空排気方法の説明図である。
1・・・・・・金属水素化物粉末、2・・・・・・密閉
容器、3・・・・・・ポンプバルブ、4°゛°・・・真
空チャンバー、5・°・・・・ガス人(出)ロバルブ、
6・・・・・・真空計、7・・・・・冷却剤容器、8・
・・・・・冷却剤。
容器、3・・・・・・ポンプバルブ、4°゛°・・・真
空チャンバー、5・°・・・・ガス人(出)ロバルブ、
6・・・・・・真空計、7・・・・・冷却剤容器、8・
・・・・・冷却剤。
Claims (2)
- (1)少なくとも被真空排気系内の雰囲気を水素ガスで
置換し、その後、金属水素化物を、その水素平衡圧力に
おける温度条件より低温度に冷却することによって、前
記水素ガス雰囲気を金属水素化物に吸蔵させて真空排気
を行なうことを特徴とする真空排気方法。 - (2)金属水素化物の解離平衡圧力が−60’C〜30
0℃の温度において1気圧(atm )である特性を有
する材料を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の真空排気方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58074426A JPS59200078A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 真空排気方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58074426A JPS59200078A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 真空排気方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59200078A true JPS59200078A (ja) | 1984-11-13 |
| JPS6310309B2 JPS6310309B2 (ja) | 1988-03-05 |
Family
ID=13546865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58074426A Granted JPS59200078A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 真空排気方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59200078A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0243938A (ja) * | 1988-06-16 | 1990-02-14 | Hwt G Fuer Hydrid & Wasserstofftechnik Mbh | 真空発生方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59180082A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-12 | Suzuki Shiyoukan:Kk | クライオポンプ |
-
1983
- 1983-04-27 JP JP58074426A patent/JPS59200078A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59180082A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-12 | Suzuki Shiyoukan:Kk | クライオポンプ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0243938A (ja) * | 1988-06-16 | 1990-02-14 | Hwt G Fuer Hydrid & Wasserstofftechnik Mbh | 真空発生方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6310309B2 (ja) | 1988-03-05 |
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