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Q「出力ON/OFF」はどんな機能ですか? 何をON/OFFするのですか?

A

内部の波形発生部と出力端子(BNCコネクタ/SMAコネクタ)の間の結線を ON/OFFします。
波形出力のスタート/ストップのタイミングをコントロールする機能ではありません。
波形出力のスタート/ストップのタイミングは、発振モード(Run mode)で行います。

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出力ON(OFF)にする方法は?

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Q固体高分子形燃料電池(PEFC)の発電に必要な燃料ガス流量は?

A

PEFCの発電に必要な理論上の燃料ガス流量は「Q=mFz」の式から求められます。

 Q:電荷量[C]=電流[A]×時間[sec]
 m:モル数[mol]
 F:ファラデー定数(=96500 [C/mol])
 z:イオン価数

例えば、MEAの面積が1 cm2の燃料電池を1 A/cm2の電流密度で1分間通電したときに必要な水素の量は以下のようになります。 (ただし、水素分子は理想気体、体積は標準状態換算)

水素[L]=22.4[L/mol]×1[cm2]×1[A/cm2]×60[sec]×1/96500[C-1mol]
 ×1/2(価数)=0.006963・・・[L]=6.96 [mL]

つまり、1cm2の面積の燃料電池で、1A/cm2の電流を1分間保持するための水素量は、水素が100%反応すると仮定した場合、約7 mL/minとなります。
ただし、一般には100%反応させることは難しいので、通常は最低必要量よりも多い燃料を流します。
この時の流量の指標として、“燃料利用率:反応する燃料量/供給する燃料量”があります。
25cm2の燃料電池で1A/cm2の発電の際に、燃料利用率50%で発電させるとすると、

水素[L/min]=7[mL/(min・cm2)]×25[cm2]×(100/50[%])=350[mL/min]

スタックセルの場合は更にスタック数を掛けると、必要な水素量を算出できます。
カソード側の酸素(空気)量は考え方次第ですが、少なくとも反応する水素量と100%反応するだけの酸素量が必要になります。

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QCPXおよびCRXのプローバーで、ヘリウム温度への冷却中にデリケートなサンプル表面への汚染を回避する方法はありますか?

A

サンプルを汚染する主な原因は真空引きしても残留してしまうガスや水分です。ヘリウム温度下で測定する場合は、チャンバー内に残留ガスは最も冷たい部分の表面で凝固・凍結します。通常の操作では、サンプルステージが最も速く冷却されることが多く、この部分に残留ガスの凝固・凍結が発生します。
プローバー冷却中にサンプルステージを室温に維持することで、サンプルの汚染を回避できます。この方法によりサンプルの結露を最小限に抑えることができ、表面がデリケートなサンプルの測定や、接触抵抗を小さく維持して測定したい場合に効果があります。
具体的には、サンプルステージ以外の部分が冷えるきるまでの間、サンプルステージを室温程度に保ちます。この時チャンバー内の残留ガスは4 Kシールドステージで凝縮します。この手順はプローバーのマニュアルにも記載されています。

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Q垂直磁場印加プローバーのサンプルステージ全体の磁場均一性は?

A

CPX-VFおよびCRX-VFの磁場均一性(または不均一性)は、直径10mmで0.5%、直径25 mmで1%です。磁場均一性プロットを確認したい方のために、レイクショア社はCPX-VF、CRX-VFのグランドサンプルホルダー上または1 mm上の磁場のパーセント偏差の垂直磁場(Bz)のコンタープロットのご提供が可能です。

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Qセンサーの抵抗値が7500Ωを超えると、ディスプレイに「S. Over」と表示されます。これはどういう意味ですか?

A

331型などの古いレイクショア社温度コントローラ、モニタおよび現行モデルの211型、218型は、7500Ωの入力抵抗制限があります。センサーがこの値を超えると「S. Over」のエラーが表示されます。例えば、負の温度係数を持つCernoxセンサは低温で抵抗値が大きくなります。ご使用中のCernoxセンサが低温域で7500Ωを超える場合には、より低温まで使用可能なCX-1010-やCX-1030をご選定ください。

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QCernoxセンサーを自分で比較校正して温度カーブを測定器に入力しましたが、入力の設定時、温度カーブの選択に表示されません。

A

各センサーのタイプごとに温度カーブの入力形式が異なりますのでご注意ください。Cernoxセンサーの場合は、温度カーブの形式は「LogΩ vs. K」です。「Ω vs. K」の形式で入力した場合、選択項目に表示されません。

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Q温度センサーを温度コントローラに接続するとき、2線式または4線式リードどちらで接続するべきですか?

A

4線式で接続することをお勧めしています。
2線式の場合はリード線の抵抗が測定値に加わってしまい測定誤差が生じます。しかしながら4線式にすることでリード線の抵抗値を除去することができます。

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Qダイオード温度センサーの確認手順について教えてください

A

マルチメータが最大10MΩの抵抗を測定できる機器であることを確認してから次の手順を行ってください。

1.ダイオードの確認①

マルチメータのプラス入力にI+またはV+を接続し、マイナス入力にV-またはI-を接続して抵抗を測定します。この抵抗値が室温で約5MΩをであることを確認します。

2.ダイオードの確認②

マルチメータのマイナス入力にI+またはV+を接続し、プラス入力にV-またはI-を接続して抵抗を測定します。この抵抗値が「オープン」(抵抗値∞)であることを確認します。

3.センサーリード線の確認:IリードとVリード間の抵抗測定の測定

I+リードとV+リード間の抵抗、V-リードとI-リード間の抵抗を測定し、ワイヤー全体の抵抗を測定します。

4.センサーリード線の確認:絶縁

マルチメーターの一方の入力にI+またはV+を接続し、もう一方の入力にグランドを接続して抵抗を測定します。その抵抗値が「オープン」(抵抗値∞)となるか確認します。さらにマルチメータの一方の入力にI-またはV-を接続して同様の確認を行います。

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Q抵抗温度センサーの確認手順について教えてください

A

1. センサー部分の確認

マルチメーターのプラス入力にI+またはV+、マイナス入力にV-またはI-を接続し抵抗を測定します。この抵抗値がテスト環境温度で予測されるセンサーの抵抗値であるか確認します。

2.センサーリード線の確認:IリードとVリード間の抵抗測定

I+リードとV+リード間の抵抗、V-リードとI-リード間の抵抗を測定し、ワイヤー全体の抵抗を測定します。

3.センサーリード線の確認:絶縁

マルチメーターの一方の入力にI+またはV+に接続し、もう一方にグランドに接続し抵抗を測定します。その抵抗値が「オープン」(抵抗値∞)となるか確認します。さらにマルチメータの一方の入力にI-またはV-を接続して同様の確認を行います。

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Q温度センサーとサンプルの温度差を最小限に抑えるために、最適なセンサーの取り付け位置はどこですか?

A

サンプルの正確な温度測定を行うためには、センサーをサンプルの近くに配置することが推奨されます。
ただし温度制御の観点からは、フィードバックセンサーがヒーターと冷熱源の近くに位置している方が制御の安定性が向上します。
そのためそれぞれの位置に1個ずつ、合計2個のセンサーの使用をお勧めしております。この理由から、Lakeshore社の温度コントローラーは複数のセンサー入力を備えています。

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Q温度コントローラのヒーター出力について、ヒーター抵抗の選択肢が25Ωと50Ωのみとなっているのはなぜですか?

A

ヒーター出力は25Ωまたは50Ωのヒーター抵抗で最適に機能するように設計されているため、2つの抵抗値は基準値と考えられます。
基準値と異なる抵抗のヒーターも使用可能であり、50Ω未満の抵抗の場合は、25Ω設定を、50Ω以上の場合は50Ω設定を使用します。
ただし、それぞれの設定で出力可能な電流・電圧の最大値が規定されており、これによりヒーターパワー(W)が制限されます。

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Q直接形メタノール燃料電池(DMFC)での発電に必要な燃料流量は?

A

セルの面積と使用するメタノール水溶液の濃度によって変わります。高濃度・小面積セルなら低流量、低濃度・大面積セルなら流量が多くなります。
DMFCでの反応式は以下のようになります。

CH3OH + H2O → 3H2 + CO2

つまり、1molの純メタノールから3molの水素が得られる計算になります。
よって、100mL/minに相当する水素(4.46×10-3mol/min)を得るには、1.49×10-3mol/minの純メタノー ル=4.77×10-2g/minが必要です。これに転化率10%、比重0.791を考慮して、メタノール水溶液の濃度を10%とすれば、必要なメタノー ル水溶液(純メタノール:10vol%、水:90vol%)の量は6.0mL/minとなります。

DMFCの発電電流量や使用するメタノール水溶液濃度、燃料利用率等から最大・最小流量を換算して考慮する必要があります。また中間生成物によるロスなども考えられます。

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QアピエゾンNグリス中に埋め込んだベアチップの取り扱いについて

A
ベアチップタイプセンサーの素子の表面はデリケートなので、何にも接触させないようにご使用いただくのが良いと思います。例えばアピエゾンNグリス中に埋め込んだベアチップタイプのCXセンサーを冷却するとアピエゾンNグリスの固化が起こります。その際、センサーの収縮が発生するため、素子の電圧が測定できなくなる可能性があります。

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QWWシリーズ/PMシリーズの2chや4chモデルで、ch毎に異なった任意波形を同期出力させる事はできますか?

A
できます。
ch毎に波形メモリとD/Aが搭載されており、共通のクロックで動作するので可能です。

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Qベアチップセンサーの温度応答異方性について

A
ベアチップタイプのセンサーには、素子のついている面とアルミナ等の面がありますが、それらの異方性データを取るのは容易ではないと思います。
ただし実際の温度応答性は、例えば4.2KにおいてセルノックスセンサーのBRタイプで1.5msecであるため、各面における応答性において通常では問題となっておりません。

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QCRX-6.5K使用時のステージにおける熱の均一性について

A
凹凸のあるステージが実際に測定結果に悪い影響を与えるかどうかは、何ケルビンの温度むらが許容できるか、観察窓からの入射熱量、サンプルの厚さ、サンプルの熱伝導率、サンプルと試料台の凸部の熱接触、サンプルと凹部の熱接触といった要素を合わせて考える必要があります。いろいろな対策が考えられますが、手っ取り早く温度むらを改善したい場合はサンプルと試料台のあいだに温度むらを解消するのに十分な厚さの金属の板を挿入して、そして互いにアピエゾングリスなどで熱的に結合するという方法がよいだろうと思います。アピエゾングリスは薄く塗らないと熱を伝えてくれませんので溝を埋めても改善は期待できません。

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Q100mK以下の極低温で実験する際に熱の流入をなるべく避けたいと思いますが、インシュレーターの必要性は冷凍機によって変わるものでしょうか

A
 

(1)ステンレス製の熱シールドについて

極低温でのステンレスの熱伝導率は銅の0.1%しかありません。そういう材料を放射シールドに採用することは稀です。推測ではありますが、某冷凍機メーカーの熱シールドは銅に銀色のメッキをしたものがステンレスのように見えているか、あるいはシールドではない別の目的でステンレスが使用されているのかもしれません。

(2)スーパーインシュレーターの必要性

必要性は熱の流入をどれくらい許容できるかということで決まると思います。いずれの温度領域においても熱シールドおよびスーパーインシュレーターは有効です。ただ磁場強度が時間とともに変化する場合はそれにさらされる金属に渦電流が発生して発熱の原因になることもありますのでご留意ください。

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Q熱伝導率を測定するために温度を使用する場合、何か良い方法はありますか

A
熱伝導率を測定するために温度を測定する場合、熱流の無い領域ができるように試料に出っ張りを2か所作りそこで温度を読み取るということが有効かもしれません。4端子法による電気抵抗の測定では同様の方法が使われています。
上記についてはSemiconductor Material and Device Characterization(Dieter K. Schroder)(※外部サイトが開きます)が参考になると思います。

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Q性能が良く価格が安いセンサーはどれですか?

A

シリコンダイオードセンサーです。
特性が規格化されており、個別の校正をしなくても使うことができます。
30K~500Kの温度測定であればDT-670ダイオードセンサーのバンドDを特におすすめします。

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QDT-670シリーズを選択するとき注意することは?

A
年代の古い機器に注意してください。
200型温度モニターをはじめとするいくつかの機器はDT-670に対応していません。

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