真空技术基础(电阻规 电离规).pdf

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1、真空技术基础5一个标准大气压为1.0133×10帕。“真空”是指气压低于一个大气压的气体状态。在真空状态下，单位体积中的气体分子数大大减少，分子平均自由程增大，气体分子之间、气体分子与其它粒子之间的相互碰撞也随之减少。这些特点被应用于科研、生产的许多部门中。例如：加速器，电子器件，大规模集成电路，热核反应，空间环境模拟，真空冶炼等。在高真空中，由于材料中易挥发物的损失，表面吸附层的变化，物体表面特性也随之改变。七十年代以来，表面科学的研究一直十分活跃，它不仅有很强的理论性，还有重大的应用价值。随着科研、生产的发展，获得并保持真空

2、已形成一门相应的技术¾¾真空技术。它包括：真空的获得、真空测量、检漏、真空系统的设计等。依据真空概念，低于一个大气压的气体状态称为真空。真空度愈高，压强愈低，故用气体压强表示真空度。我国采用国际单位¾¾帕(Pascal)，以前曾长期使用另一真空度单位托。压强换算关系见表3-1。表3-1压强单位换算表标准大气压托帕工程大气压51标准大气压17601.0133×101.0332(atm)-31托(Torr)1.3158×10-31133.321.3595×10(1毫米汞柱）-6-3-51帕(pa)9.8692×107.5008×10

3、11.0197×102（1牛顿/米）-141工程大气压9.6784×10735.569.8067×101-12-1217目前真空度可达10帕，从一个标准大气压到10帕，几乎有10数量级这样宽的压强范围。因此通常将真空范围划分为几个区域，不同的真空区域必须用不同的抽气设备和测量仪器，见表3-2。表3-2真空区域划分及其特点和应用真空区域粗真空低真空高真空超高真空5331---16-6-12压强（帕）10~1010~1010~1010~10760~10--3810~10-310~1010--8~1014（托）66扩散泵超高真空机组抽

4、气系统机械抽气机机械抽气机分子泵分子泵吸附泵吸附泵，低温泵U形管压差计麦克劳压强计麦克劳压强计测量仪器压力真空表电阻真空计电离真空计超高真空电离计热偶真空计潘宁规真空区域粗真空低真空高真空超高真空物理现象能实现气体放电能实现气体放电分子密度n(1/cm3)1019~10161613139910~1010~10<10--63平均自由程l(cm)10~10105-3~5~104>104d为容器的l<dl>>d线性尺度分子流分子运动状态粘滞流，粘滞流分子与器壁同前分子间碰撞为主分子流碰撞为主离地面高度(km)14~303

5、0~9090~440440~20000真空成形、真空输真空蒸馏、干燥、真空冶金，真空表面物理、热核反运、真空浓缩。冷冻，真空绝热，镀膜，电真空器应、等离子体、物主要应用举例真空焊接。件，粒子加速器。理、超导技术，宇航技术。一、真空的获得1.机械泵机械泵是利用机械方法使工作室的容积,周期性地扩大和压缩来实现抽气的。属于这一类型的有活塞抽气机和旋转抽气机。这是一种低真空泵，单独使用时可获得低真空，在真空机组中用作前级泵。旋片式真空泵结构如图3-1所示。主要部件为圆筒形定子、偏心转子和旋片。工作原理如图3-2所示。偏心转子绕自己中心O

6、轴按箭头所示方向转动，转动中定子、转子在B处保持接触、旋片靠弹簧作用始终与定子接触。两旋片将转子与定子间的空间分隔成两部分。进气口C与被抽容器相连通。出气口装有单向阀。当转子由(a)转向(b)时，空间A不断扩大，气体通过进气口被吸入；转子转到(C)位置，空间A和进气口隔开，转到(d)位置以后，气体受到压缩，压强升高，直到冲开出气口的单向阀，把气体排出泵外。转子连续转动，这些过程就不断重复，从而把与进气口相连通的容器内气体不断抽出，达到真空状态。机械泵在工作过程中，转子在快速运动，两片旋片在不断伸缩，在定子与转子、旋片67与定子、

7、旋片与转子各自的接触处都存在磨擦，同时为了实现相对运动，活动零件相互间留有一定的公差，即存在着微小间隙。因此整1个泵体必须浸没在机械泵油中，才能工作。泵油起着密封润滑和冷却的作用。21039机械泵使用注意事项为：(1)机械泵转子转动方向,必须按泵上规4定方向,不能反向。否则会把泵油压入真空系85统。7(2)由于被抽气体在泵内被压缩，而且压6缩比又大，如气体中含有蒸汽，会因压缩而凝成液体混人泵油中排不出去。因此，一般机械图3-1旋片式机械泵结构泵不宜用于抽蒸汽，或含蒸汽较多的气体，具1.滤网2.挡油板3.真空泵泵油有气镇装置的机械

8、泵，才适于抽含有蒸汽气4.旋片5.旋片弹簧6.空腔7.转子体。8.油箱9.排气阀门10.弹簧板(3)机械泵停机后要防止发生“回油”现象（为什么会发生回油？）。为此停机后须将进气口与大气接通，也可在机械泵进气口接上电磁阀，停机时，电磁阀断电靠弹簧作用转向接通大气。