2025年度

2Q

真空応用機器

講義

Applied Vacuum Engineering

A1900072 真空応用機器 [S1/S2/S4/S5][対面]

関口 敦

1.0単位

火曜4限

八王子

15-101講義室

1 基礎知識の修得   20 ％
2 専門分野の知識・専門技術の修得   70 ％
3 汎用的問題解決力の修得   10 ％
4 道徳的態度と社会性の修得   0 ％

本科目では，各種真空機器の基本動作と真空蒸着装置，スパッタリング装置，ドライエッチング装置の他，食品を含む産業界で実際に用いられている真空装置について理解することを目標とします。

「真空工学」を履修していることが望ましいですが、未履修の場合は物理学、化学の基礎を十分に復習して下さい。

講義資料は KU-LMS経由で配布します。
初回の第１回はオンライン（オンデマンド：オンデマンドEX）でおこない，その後の講義は原則「対面授業」で実施します．

６月１０日（火）４限目から対面授業を開始します．指定の教室に集合して下さい．
６月１０日は第２回目の授業です．これ以降，毎週火曜日４限目に対面授業をおこないます．
試験は第８回授業（オンライン）として，「第７回の授業実施日（７月１５日）から 2Q 授業終了日（７月２５日）まで」を利用し KU-LMS
（旧CoursePower）のテスト機能を使用して実施します．

真空機器は幅広い分野で用いられ，医薬品やインスタント乾燥食品の製造を行う真空凍結乾燥装置，真空保存，そして半導体集積回路素子，フラットパネルディスプレイ，スピントロニクス，フォトニクス，各種電子部品，再生医療の機器などの製造装置にまでおよんでいます．本科目では，真空機器の基礎と最先端機能素子の製造を支える真空乾燥装置，真空蒸着装置，スパッタリング装置，ドライエッチング装置，電子顕微鏡，質量分析装置とその動作を中心に学びます．また、産業界で広く用いられている真空装置について紹介します．
第８回目は，講義全般の復習をかねて KU-LMSで演習をおこなっていただきます．この結果の点数で成績を付けます．

e-ラーニング等ICTを活用した自主学習支援

遠隔（オンデマンド）

「真空工学」を履修していることが望ましいですが，未履修の場合は物理学，化学の基礎を十分に復習してください．
準備：物理学，化学で学んだ原子，分子，電子の挙動についての復習をしてください．

1時間

第１回．工学院大学の真空応用機器（オンライン･オンデマンド：オンデマンドEX）
工学院大学には，種々の研究をおこなうために多くの真空機器が設置されています．
真空蒸留器，真空凍結乾燥装置，真空蒸着装置，スパッタリング装置，ドライエッチング装置，
電子顕微鏡，質量分析器，など
これらの真空応用機器の簡単な紹介と使用上の注意を解説します．
特に，工学院大学内で数年前に真空凍結乾燥装置を使用中に火災を発生させてしまいました．
この種の事故例を基に，真空応用機器の使用注意点を一緒に考えてみましょう．

真空応用機器を取り扱う際の注意点を再度，確認して復習する．

0.5時間

対面

第２回．真空の基礎と真空装置 （対面）６月１０日（火）４限
「真空工学」の授業を総括し，真空の原理，真空計測，真空排気について復習します．
「真空工学」を受講していなくとも，物理学および物理化学の基礎が習得できていれば，ここの復習になります．
JIS による真空の分類，真空を作る方法，気体の流れ（粘性流，分子流，平均自由行程，クヌーセン数），気体の入射頻度などを復習します．

「真空の基礎」の復習をしてください。

0.5時間

対面

第３回．真空装置の産業応用 （対面）６月１７日（火）４限
ノーベル賞と真空技術の関係から，新しいトレンド素子の製造と真空技術の関係を解説します．また，これらの素子を含め真空技術の産業応用を解説します．
2000 年以降のノーベル物理学賞受賞では新しい機能素子に関する受賞が５件あります．すなわち 2000 年「半導体集積回路素子：シリコン LSI」，2007 年「巨大磁気抵抗の発見：スピントロニクス」，2009 年「CCD センサ：固体画像受光素子」，2014 年「GaN 青色発光ダイオード」，2022 年「量子コンピュータ」です．また，2017 年のノーベル化学賞は「クライオ電子顕微鏡」です．これらの新しい機能素子の製造には真空技術が必須です．これらの素子･機器の構造を解説し，真空技術の必要性を説明します．

真空と産業の関わりをまとめてください．

0.5時間

対面

第４回．食品産業と真空技術 （対面）６月２４日（火）４限
古くから真空を応用した食品の保存として缶詰の技術があります．一方，昨今，食品添加物の削減から益々，真空保存への期待が大きくなってきました．
レトルトパックによる食品保存の基本的な考察（酸化量，酸化速度，細菌増殖など）をおこないます．
レトルトパックと真空パックの違いと注意点を解説します．
また，凍結乾燥などの食品保存例を紹介します．
真空充填による新しい食品の提案，介護食の改善などの「新しい食文化への真空技術の応用」を紹介します．
また，真空蒸留などの例を紹介します．

食品産業と真空技術のポイントをまとめてください．

0.5時間

対面

第５回．真空薄膜形成装置（１）成膜_PVD （対面）７月１日（火）４限
平均自由行程，真空蒸着法・スパッタリング法の原理と装置，これらの装置の応用について解説します．
真空による薄膜形成技術は，昨今のトレンドデバイスの製造に必須です．薄膜中の不純物管理を「どのようにするか」を真空技術を中心に解説します．
真空中のプラズマはイオンの運動速度に比較して電子の運動速度が大きい非平衡プラズマです．真空中では，いわゆる「まろやかなプラズマ」を作ることができます．このようなプラズマを使ったスパッタリングによる成膜技術を紹介します．

気体分子運動論，成膜反応と薄膜作製との関係をまとめてください．

0.5時間

対面

第６回．真空薄膜形成装置（２）成膜_CVD･ドライエッチング装置 （対面）７月８日（火）４限
真空中での固−気界面の化学反応を紹介します．固体表面反応例としてラングミュア型を解説し，この反応は酵素反応で知られているミカエリシス−メンテンの式と同様に考察することができます．このラングミュア型およびミカエリシス−メンテン型の反応式を応用して半導体集積回路素子の深いコンタクト穴への金属配線形成技術に応用した例を紹介します．このような最先端の半導体集積回路素子の製造技術は，古来からの酵素反応を解析した化学反応速度論の基礎を応用していることを具体例を基に解説します．
真空下でのプラズマ状態を解説し，このプラズマによって微細なパターン形成技術（ドライエッチング技術）を紹介します．

真空下での化学反応，表面反応の制御技術をまとめてください．
また，プラズマ状態，薄膜微細加工へのプラズマ応用をまとめてください．

0.5時間

対面

第７回．分析装置 （対面）７月１５日（火）４限
2017 年のノーベル化学賞はクライオ電子顕微鏡でした．この技術によって生命化学が大きく発展しました．
そもそも電子顕微鏡，X線光電子分光装置，質量分析装置などの分析装置は真空下で電子を走行することによって機能を実現している真空機器でです．これらの分析技術は，固体機能素子の製造･評価にかかせない技術です．その原理と応用について解説します．また，ラザフォード後方散乱･水素前方散乱などの分析装置もビームを真空中で走行することで機能を実現しています．これらの装置に関して解説します．
また，昨今のコロナ関連の測定機器に関し，真空技術の貢献を紹介します．

高真空・超高真空を使用した分析装置をまとめてください．

0.5時間

別欄もしくは授業内で通知

第８回．学習内容の振り返り（オンライン）７月１５日（火）0:00 〜 ７月２５日（金）24:00 受検可能
本授業の学習内容の振り返りとともに試験をおこなうます．
KU-LMSのテスト機能を使用して演習をおこなっていただきます．
テスト受講後，解答を参照することができます．自分の回答と答え合わせをおこなってください．
その後，２回，初回も入れて合計３回，テストに回答することが可能です．
最終回答の点数から成績を付けます．

KU-LMS のテスト機能にある解答・解説を参照して，復習してください。
講義全体の振り返りをおこなってください。

0.5時間

第８回目の授業でおこなう演習で成績を付けます．
テスト受講期間：第７回目の授業実施日（７月１５日火 0:00）から 2Q 授業終了日（７月２５日金 24:00）まで．
KU-LMSのテスト機能を使用して演習をおこなっていただきます．
テスト受講後，解答を参照することができます．自分の解答と答え合わせをおこなってください．
その後，２回，初回も入れて合計３回，テストに回答することが可能です．
最終回答の点数から成績を付けます．
この点数を大学のルールに従って判定します．「Ｄ」以上が合格です．

KU-LMSのテスト機能を利用します．
ここから解答および解説を参照ください．

KU-LMS経由で講義資料を配布します．

「トコトンやさしい真空技術の本」関口敦，日刊工業新聞社
「わかりやすい真空技術　第３版」 真空技術基礎講習会運営委員会（編），日刊工業新聞社
「真空技術　第３版（物理工学実験）」堀越源一著，東京大学出版会
「真空の物理と応用（物理学選書 (11)）」熊谷 寛夫，富永五郎，他（共著），裳華房

八王子キャンパス　１３号館３階　13-309 号室　火曜日 10：00-12：00
事前に kt13566@ne.kogakuin.ac.jp にて面談予約してください．

「真空技術」は皆さん一般的に身近に感じた技術と思われていないかと思います．
しかしながら家庭の中でも，真空掃除機は真空ポンプの一種ですし，真空魔法瓶は真空断熱を応用した真空機器です．
このように真空応用機器は，家庭から様々な産業分野で応用されていて，真空技術は産業の基盤技術となっています．
その多くは先端技術にかかわる分野ですので，研究者・技術者となられる皆さんの将来の視野を広げるためにも是非関心を持って学んでください．

産業機器を学習して設計者となられる機械理工の皆さん，半導体集積回路素子や種々の固体電子素子を学習する応用物理の皆さん，食品･医薬品の製造を学習する生命科学，応用化学の皆さん，環境分析を学習する環境科学の皆さんの将来に必ず触れることになる役立つ技術であると思います．
ぜひ，この機会に身に付けてください．

実務家担当科目

34年の真空機器の製造･販売メーカに勤務経験がある教員が，真空装置の研究開発・製造販売経験を活かし，真空応用機器について講義する．

機械理工学科

関連する科目でない

Ⅲ2c