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銀の光と碧い空の雑記

技術ネタじゃない雑記を書いています

「東京・ミュージアム ぐるっとパス2016」が便利だった

お出かけ

今週のお題「ゴールデンウィーク2016」

公益財団法人 東京都歴史文化財団が出している「東京・ミュージアム ぐるっとパス2016」というものがあります。

「東京・ミュージアム ぐるっとパス2016」は一冊2,000円で都内79の美術館・博物館等の入場券・割引券が綴られたお得なチケットブック。2ヶ月間利用可。 公益財団法人東京都歴史文化財団

GWに娘と出かけるのに非常に便利だったのでメモしておきたいと思います。

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多摩六都科学館に行ってきた

お出かけ 物理学

www.tamarokuto.or.jp

そろそろ娘にプラネタリウムを見せたいと思って探したところ、世界一のプラネタリウム*1がある多摩六都科学館が田無にあるというので行ってきました。

プラネタリウム|多摩六都科学館 - 世界一に認定された星空を東京で

*1:正確には星を投影する機械のことをこう呼ぶとか

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イギリス(MainLand)における旅行客向けSIMカード情報 2015年7月版

むかーし、こういう記事を書いたんですが、今年はちょっと事情が変わっていたので備忘録代わりにメモします。

techblog.hilife-jp.info

日本からイギリスに飛行機で行く場合、多くはロンドン・ヒースロー空港に到着すると思うんですが、空港でSIMを購入する場合のメモです。ロンドン都心まで行ってから買うならもう少し選択肢がある可能性もあります。また、空港内は一定時間(数時間くらい)は、FreeのWifiが使えます。

とりあえず入国審査場を抜けるとSIMの自動販売機があります。今までTerminal3と5を使いましたが、どちらにもありました。そこで買ってもいいんですが(値段は後述するお店と変わらなかったはず...)、お店で買うとSIMを挿して動作確認までしてくれたのでそちらがおすすめです。

さて、SIMを売っているお店ですが、SIM local というお店です(WH Smith にもちょっとだけ置いてた)。Terminal 2,3,5 にあって、毎日 6:00~22:00 まで開いているので便利ですね。

www.simlocal.com

このお店、インターネットでも販売しています。今回データ通信し放題を選択したかったのですが、そのタイプは £15.04(3000円くらい。円安怖し)とありました。

Three All-in-One UK - SIMLocal

以前自動販売機で買ったときは£20だったので現地通貨換算では少しお安いですね。円安なので日本円だと変わらないのですが... Web通販でどこで受け取るんだということなんですが、どうやらWebで買っておいて空港の店舗で受け取るということができるようです。

United Kingdom Sim Cards - SIMLocal

なんですが、店舗の方が種類が多かったりするかなあと思って今回は店舗で購入することにしました。が、これは大きな過ちでした。店舗だと同じものが£30 (6000円くらい)もしたのです...*1。どうやら、空港の店舗は価格が上乗せされているとのこと。2倍も違って涙目ですが、かといって購入しないorデータプランを下げるという選択肢はなかったので*2やむなく購入しました。

まとめ

現状では、SIM LocalのWebで買って空港で受け取るか、(私は未確認ですが)都心など空港より安いお店での購入がおすすめです。

*1:名前も同じだし、店員にも確認した

*2:家族そろってこの回線でネットワークごしに仕事する予定だったので。実際、通信量は数GBになりました。

希釈冷凍機と核断熱消磁による超低温への冷却

物理学

物理学アドベントカレンダー8日目です。

物理学 Advent Calendar 2014 - Adventar

前回のエントリで液体ヘリウムによる4Kまでの冷却ができました。が、固体ヘリウムを作るにはここからさらに冷却する必要があります。今回は0.1mK以下まで冷却することのできる希釈冷凍機と核断熱消磁を紹介します。

この2つ、希釈冷凍機は10mK以下(おおよそ数mK程度)まで連続的に冷却でき、核断熱消磁冷凍により数mKから0.1mK以下まで冷却することができます。核断熱消磁冷凍は、連続的には冷却できない仕組みのため、組み合わせて使っています。

希釈冷凍機

液体ヘリウム3と液体ヘリウム4の混合液を使い、ヘリウム3がヘリウム4へ希釈する際の潜熱による冷却を行います。現在のところ、100mK以下の温度を連続的に維持できる唯一の手段とされています。ちょっと物理的な背景を説明するのに限界を感じてきたのでこちらをどうぞ。

Fukuyama Lab. / Research / Low temperature

昔は手作りで装置を作ったりしていたようですが、今では販売されています。

http://www.oxford-instruments.jp/products/cryogenic-systems/dilution-refrigerators-10-25mk

大陽日酸株式会社 超低温分野 希釈冷凍機

単に低温を得るだけであれば、そこまで大型の装置も必要ではなくなってきているようですが、低温下でなにをやりたいかによって大き目の装置で高い冷却能力が求められたりします。

核断熱消磁

これもまず物理的背景はリンク先をどうぞ。

Fukuyama Lab. / Research / Low temperature

http://www.s.kanazawa-u.ac.jp/phys/physics_MC/ult_html/world.html

超低温物理学への招待

おおざっぱには、銅のかたまりを希釈冷凍機温度で強力な磁場下に置き、希釈冷凍機と熱的に切り離した後にその磁場を下げてゆくと、下げた磁場に比例して温度が下がっていく、という流れになります。

いくつか肝となる技術があるのですが、まずは銅のかたまり。これはリンク先の説明にもありますが、加工しやすく、熱伝導がよくて...といった理由で銅が選ばれています。低温物理の実験では、その安さ・加工しやすさ・低温での熱伝導のよさから銅が実験装置によく使われています。ちなみに熱伝導だけでいうと銀や金がさらによいですが、値段と加工しやすさの問題で、適した部分にピンポイントで使われています。

また、単に銅といってもそこらへんにある銅そのままではなく、アニーリングなどいくつかの処理を施しています。

http://www.s.kanazawa-u.ac.jp/phys/physics_MC/ult_html/bandle.html

さらにポイントとなるのが、希釈冷凍機側との熱伝導をON/OFFする熱スイッチになります。これは、希釈冷凍機温度まで冷却する(予冷と呼ばれる)時は十分よい熱伝導を維持してほしいのですが、いったん核断熱消磁冷凍を始めると熱的に切り離しておく必要があります*1。この熱スイッチの性能により、核断熱消磁による冷却の最低温度や維持時間が決まってきます。

という軽い感じで今日のアドベントカレンダーをしめます。

*1:じゃないとより高温の希釈冷凍機から低温側の核断熱消磁側に熱が流れて冷えなくなってしまう

寒剤(液体窒素、液体ヘリウム)について

物理学

物理学アドベントカレンダーの5日目になります。

物理学 Advent Calendar 2014 - Adventar

前回の記事ではヘリウム3についてとりあげましたが、その中で固体もしくは液体のヘリウム3は超低温でのみ存在すると書きました。では、どうやってそのような超低温に到達するか?ということに触れてみたいと思います。まず今回は寒剤として、液体窒素、液体ヘリウムについて話してみます。

液体窒素

わりと有名ですね。大気圧化で液体窒素の沸点は 77K (−196℃)です。絶対零度近辺に到達するための実験装置の第一段階の冷却材として使われています。冷却材に限らず、なぜ使われるかというと...

  • 安い。空気を冷却し液化したのち、酸素と二酸化炭素を分留して作るため。少量購入するのであれば1000円/Lという記述をネットで見つけたりしますが、実験とかで大量購入しているともっと安くなります。
  • 化学的に安定。液体酸素や液体水素などもありますが、これらは助燃性であったり可燃性であったりと取扱いが難しいです。その点窒素は比較的安定しているため、取扱いやすいという利点があります。ただし、決して安全なものではありません。

の2点が大きいかと思います。

決して安全なものではないと書きました。これは液化ガス全般に言えることですが、少量の液体でも蒸発すると大量のガスになるということです。密閉容器に液体窒素を入れておくと、それが気化して内部の圧力があがり容器が爆発するおそれがあります。 また、容器は開放されていても液体窒素を扱う部屋の喚起が不足していると、発生する窒素で酸素が追い出され酸素濃度が低下し酸欠状態になっていまうことがあります。そのため、実験装置のあるところまで液体窒素を運ぶ際にエレベーターを使う場合、液体窒素は無人の状態で運ぶことになっていたりします。

さて、この液体窒素、小学生向けの実験とかパフォーマンスで見たことがある人も多いでしょう。少量であれば皮膚についても安全なので、コップ一杯飲むパフォーマンスも見かけます*1。が、大量の液体窒素がかかると凍傷の危険が高まります。 そのため、布製の手袋で液体窒素を扱うのは危険です。気づいたときには、大量にしみこんだ液体窒素で手袋で固まり、外せなくなってしまいます。革製の手袋を使うのがよいです。

液体ヘリウム

液体窒素で 77K まで下げたところで、そこからさらに冷却するには液体ヘリウムを使います。前の記事でヘリウム3とヘリウム4があると書きましたが、ヘリウム4を使います。ヘリウム3は冷却材として使うにはあまりに希少で高価すぎます。

液体ヘリウムの沸点は-269℃(約4 Kです。じゃあ、なぜ液体ヘリウムだけでなく液体窒素を最初に使うかというと、ヘリウムが窒素と比べて高価であることと、沸点が低すぎてすぐ液化してしまうため室温から冷やすには不向きだからです。

なお、ヘリウムは液体から気体になるときの潜熱*2よりも、顕熱*3の方が70倍程大きいため、液体だけでなく、液体から気化したばかりの気体も使って冷却すると効率がよくなります。

この液体ヘリウム温度まで下げると、超電導状態になる物質が多数あります。そのような物質を使って電磁石を作ると非常に強力な磁石が作れます*4。これがいわゆる超電導磁石で、病院のMRIやリニアモーターカーに使われます。つまり、MRIやリニアモーターカーでも液体ヘリウムや(それを補完する)液体窒素が使われています*5

ちなみに、この超電導磁石、なんらかのはずみで超電導状態が失われると、電気抵抗0で流れていた大電流が突然発生した電気抵抗によるジュール熱を発生します。そして、このジュール熱はまわりの液体ヘリウムをすさまじい勢いで蒸発させるため、割と派手な事故が起きます*6

この現象をクエンチというのですが、最後にYouTubeのクエンチ動画を貼り付けて今日のアドベントカレンダーの締めにします。

超伝導磁石のクエンチ - YouTube

MRI装置がクエンチ - YouTube

*1:室温と温度差が激しいため、液体窒素と皮膚の間に激しく沸騰する薄い層ができて、温度が伝わりにくくなるため

*2:気化熱。夏の日に水を道路に撒くと気化してすずしくなるのと同じ原理。

*3:沸点である-4Kから室温である300Kまで気体が熱せられるときにまわりから奪う熱

*4:実際には電磁石として加工しやすい物質かつ磁場(磁石の強さ)が大きくても超電導を維持できる物質が選ばれます

*5:医学・工学的な話は実際見てないですが、調べた範囲では

*6:当然安全装置はあるはずですが

液体を加熱すると固体になる物質 ヘリウム3

物理学

なんとなくつぶやいて作ってしまった物理学アドベントカレンダーの1日目です。絶賛参加者募集中です。

物理学 Advent Calendar 2014 - Adventar

きっかけになったツイートはこちら。

最初は、NMRとMRIについて書こうかなあと思ったものの、長くなりそうなので、1日目なのでさくっと珍しい話題にしてみます。あと、物理をやっていたのは10年近く前の話なので、細かい言葉の使い方がおかしいとか、知識が古いとかいう点はご了承ください...

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