真空技术基础和应用答案.ppt

Vacuum Technology (真空技术） Concepts and Key Points （基本概念和技术要点）;1 Concepts（基本概念） Mean Free Path of gas molecules（分子平均自由程）: Viscose flow （粘滞流）Vs. Molecular flow（分子流）Gas flow（气体流动）: Throughput（流量）, Conductance（流导）, Pumping speed（抽气速率） Pumps: Mechanical（机械泵）, Roots（罗茨泵）, Turbo（涡轮分子泵）, Diffusion（油扩散泵）, Dry（干燥泵）, Ion（离子泵）, Cryo（冷凝泵） Gauges（真空规）: Mechanical（机械规）, Thermal conductance（热导规）, Ionization（电离规）, Chambers（真空腔体）: Joints （连接密封件）(metal（金属件）, elastomer), parts（真空部件）;Key points (技术要点) Practical concerns :(实用技术） Surface (表面的真空特性) Material (真空材料的采用）: SUS（不锈钢）, Al alloy（铝合金）, ceramic（陶瓷）, plastic（塑料）, Baking（烘烤技术） Virtual leak（虚假漏气） Leak test （检漏技术） UHV （超高真空的获得） ;Vacuum Technology-1 （真空技术之一） Concepts （基本概念）;什么是真空？; 真空术语;气压单位间的换算关系;大气压; 真空的分类;真空技术的发展历史;真空技术的发展历史;真空技术的发展历史;真空技术中的物理基础;真空技术中的物理基础;基本定律和方程： 设计和分析真空系统的特征常用的基本定律 理想气体状态方程：PV=nRT 理想气体实验三定律：玻玛定律；盖吕定律和查理定律。是理想气体方程的推论。 PV=const (T,n 常数） V/T=const (P,n 常数) P/T=const (V,n常数） 阿佛伽德罗定律：阿佛伽德罗常数 N0=6.023X1023/mol P=nmvs2/3=rvs2/3=nKT m—分子质量；n—单位体积气体的分子数；vs是气体分子平均速率。;气体分子的速度： 气体分子速度是随机的热运动速度。 但是其平均速率是确定的： V≈vs=(8KT/pm)0.5=150(T/M)0.5 其中，m是分子质量，M是分子量。 分子的平均自由程 l=1/pD2n, D是分子直径。;例子：气体分子的平均速率: 空气 (80% N2 + 20% O2) at 20 oC;真空获得技术;真空获得技术—真空泵;如果平均自由程 > 真空室尺寸 ? 分子流 分子的运动互相之间是独立的，分子与墙壁表面的碰撞速率决定真空泵的抽气速度。 真空度;抽气速率的计算:;通常稳态条件下，抽气管道中的流量是守恒的， 即：;pump 500 ?/s;管道流导的计算：;D = 直径, in cm L = 长度, in cm C = 流导, in ?/s Pav = 管道内平均气压, in torr;;抽空时间计算：;各类真空泵的抽速;常用真空泵的原理:;旋片式机械泵 Mechanical Pump;inlet;密封, 润滑 返流 ? 分子筛过滤;抽速大;对辊泵;;隔膜泵;油扩散泵;负载过大，抽速降低;涡轮分子泵;分子抽速与入口气压之间的关系：;对 H2而言， 压缩比小，抽速低;涡轮分子泵的优缺点;离子泵;;离子泵的饱和效应;优点： 不需要前级泵 关闭电源后，仍有抽气作用， 用于维持真空 耐用;冷凝泵;冷凝剤的使用范围;;真空的测量技术;真空规的分类和使用范围;真空规（gauge)的分类;Bourdon 规;电容 (隔膜) 规: 通过测量电容变化实现隔膜弯曲的测量。;;测量范围：与热电偶规类似，但稳定性较好;2. 热阴极: 热灯丝电离, W（钨） or Th（钍） on Ir ;B-A规：电离规的一种，工作原理与电离规管相同，但设计结构时，改进了X射线对测量的影响;冷阴极电离规;真空腔体的设计;表面脱气过程;指数衰减的例子； 两条不同曲线下的面积相同， 就是总抽气量相同;2.3 t = 115 hr 减少10倍气压