この環境では、光ファイバーフェルールのシール材（金属製押出材など）に特別な要件はありますか？
超高真空（UHV、通常指真空度低于 10^{-7}\text{ Pa}、または 10^{-9}\text{ mbar} の環境）においては、光ファイバーフランジ（光ファイバー貫通部とも呼ばれる）のシール材および構造設計は、極めて厳格な物理的・化学的課題に直面します。従来の弾性シール材（例：フッ素ゴム製 Viton Oリング）は、アウトガス率の高さ、透過性の強さ、高温ベーキングへの耐性の低さといった制約により、超高真空環境下では一般的に使用できません。
UHV環境において、光ファイバーフランジのシール材および設計には、以下の特別な要件が厳格に求められます。
1. 極めて低いアウトガス率と材料の無機化
UHVシステムでは、ごく微量の揮発性物質であっても真空度を急速に悪化させます。
- 外部金属部品：316Lステンレス鋼、高純度無酸素銅（OFHC）などの超低アウトガス率の金属材料を使用する必要があります。
- 光ファイバー固定用封止材：光ファイバーと金属套管の接触面（すなわち貫通部内部）では、一般的なエポキシ樹脂などの有機接着剤の使用は厳禁です。UHV下では、超低アウトガス率の特殊無機ガラス粉末を使用するか、金属化された光ファイバーを高純度金属ろう材（インジウム、金-スズ合金など）でろう付けシールする必要があります。
2. 高温ベーキング耐性（Bakeability）
真空チャンバーの内壁およびフランジ表面に吸着した水分子や残留ガスを除去するため、UHVシステムでは真空引き中に数十時間にわたる高温ベーキング（通常150℃から250℃、時にはそれ以上）が必要です。
- シール材および構造は、繰り返しの高温サイクルを経ても、機械的な弛緩、クリープ、またはシールの劣化が発生しない必要があります。
3. 金属による圧潰シールと塑性変形メカニズム
フランジ面とチャンバーの接続には、UHVシステムでは通常CF（ConFlat）規格のフランジが使用されます。
- 圧潰変形原理：CFフランジの鋼製ナイフエッジ（Knife-edge）は、ボルトによる高圧下で、軟質な無酸素銅（OFHC）金属ワッシャーに深く食い込みます。
- 金属間の激しい塑性変形（すなわち「金属圧潰」）により、微視的なレベルで金属表面の不均一性が埋められ、原子レベルでの密着性を実現します。このオールメタルシール構造は、極めて高いベーキング温度に耐えるだけでなく、1 \times 10^{-10}\ \text{mbar}\cdot\text{l/s} 未満の極めて低いヘリウムリーク率を実現します。
4. 「仮想漏れ」（Virtual Leaks）を排除する構造
フランジ内部の微小なブラインドホール、溶接不足による微小な隙間、またはねじ山のデッドスペースは、UHV環境下でガス溜まり（すなわち「仮想漏れ」となり、ガスがゆっくりと放出されて真空度が目標値に達しない）となります。
- 貫通フランジの金属部品は、貫通孔による排気設計を採用するか、溶接時に全溶融の真空アルゴンアーク溶接（TIG溶接）または電子ビーム溶接を行い、密閉された空洞が残らないようにする必要があります。
5. 熱膨張係数（CTE）のマッチング
石英光ファイバーの二酸化ケイ素誘電体の熱膨張係数は極めて低い（約 $0.5 \times 10^{-6}/\text{K}$）のに対し、ステンレス鋼材料の熱膨張係数は比較的大きい（約 $16 \times 10^{-6}/\text{K}$）です。高温ベーキングや金属圧潰変形によって発生する大きな応力下では、封止界面でのせん断力による光ファイバーの断裂を防ぐために、インバー合金（コバール Kovar など）を使用するか、溶接プロセスで応力緩和設計を行う必要があります。
大成永盛（OFSCN®）関連ソリューション
超高真空（UHV）および高真空環境下での光ファイバー引き出しおよび信号伝送のニーズに対応するため、大成永盛は専門的なOFSCN® Fiber Optic Vacuum Sealed Flange（光ファイバー真空シールフランジ）を提供しています。
この貫通部シリーズは、以下の主要技術仕様を備えています。
- 真空シリーズ：KFシリーズとCFシリーズを提供。超高真空要求に対し、CFシリーズはオールメタルシール技術を採用し、真空度は 1 \times 10^{-7}\text{ Pa} 以上を達成します。
- 耐熱範囲：標準製品は常温で使用可能で、特殊カスタマイズにより250℃までの高温ベーキングに耐える製品も提供可能。UHVシステムの脱気ベーキングプロセス要件を完全に満たします。
- インターフェースカスタマイズ：メス、オス構造を提供可能で、シングルチャネルまたはマルチチャネル高密度光ファイバー貫通に対応し、光ファイバー信号の高品質・低損失伝送を保証します。