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      技術交流

      真空基本知識

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      一、 真空的基本知識

      1、? 真空的概念:

      真空是指在給定空間內低于一個大氣壓力的氣體狀態,也就是該空間內氣體分子密度低于該地區大氣壓的氣體分子密度。不同的真空狀態,就意味著該空間具有不同的分子密度。在標準狀態(STP:即0,101325Pa,也就是1標準大氣壓,760Torr)下,氣體的分子密度為2.68E24/m3,而在真空度為1.33E-4 Pa1E-6Torr)時,氣體的分子密度只有3.24E16/m3。
      完全沒有氣體的空間狀態為絕對真空。絕對真空實際上是不存在的。

      2、真空的單位:

      依據真空概念,低于一個大氣壓的氣體狀態稱為真空。真空度愈高,壓強愈低,所以用氣體壓強表示真空度。

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      標準大氣壓

      1 標準大氣壓(atm)

      1

      760

      1.0133×105

      1 (Torr) (1 毫米汞柱)

      1.3158×10-3

      1

      133.32

      1 (pa) 1 牛頓/2

      9.8692×10-6

      7.5008×10-3

      1

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      3、真空的劃分:

      粗真空 ? 760Torr~10E-3Torr
      高真空? 10E-4Torr~10E-8Torr
      超高真空 10E-9~10E-12 Torr

      極高真空 <10E-12Torr

      4、流導(導通量):表示真空管道通過氣體的能力,單位為升/秒(L/S)。一般情況下,管道越短,直徑越大,表面越光滑,越直的管道流導也越大。

      5、流量:單位時間內流過任意截面的氣體量,單位為Torr·L/sPa·L/s。

      6、抽氣速率:在一定的壓強和溫度下,單位時間內由泵進氣口處抽走的氣體稱為抽氣速率,簡稱抽速。單位一般為L/Sm3/hrCFM。

      7、極限真空:真空容器經充分抽氣后,穩定在某一真空度,此真空度稱為極限真空。

      8、真空的獲得:(真空泵)

      A、粗真空泵:一般用于抽粗真空,有油泵和? 干泵。從結構上可分幾種:

      旋轉葉片泵:油泵,極限真空可達10-3Torr,抽速1~650CFM

      隔膜泵:干泵,極限真空1Torr左右,抽速<10CFM

      往復式活塞泵:干泵,極限真空10-2Torr,抽速6~32CFM

      渦旋式真空泵:干泵,極限真空10-2Torr,抽速12~25CFM

      螺旋泵:干泵,極限真空10-3Torr,抽速30~318CFM

      B、渦輪分子泵:主要用于高真空或超高真空,屬于干泵,極限真空10-7~10-8Torr,烘烤后可到10-10Torr,抽速可從50L/S~3500L/S。

      分子泵是靠高速轉動的渦輪轉子攜帶氣體分子而獲得高真空、超高真空的一種機械真空泵。

      泵的轉速為10000/分到50000/分,這種泵的抽速范圍很寬,但不能直接對大氣排氣,需要配置前級泵。分子泵抽速與被抽氣體的種類有關,如對氫的抽速比對空氣的抽速大20%。

      C、低溫泵:主要用于高真空或超高真空,屬于干泵,工作方式為氣體捕集。極限真空-6~-9Torr。

      用低溫介質將抽氣面冷卻到20K 以下,抽氣面就能大量冷凝沸點溫度比該抽氣面溫度高的氣體,產生很大的抽氣作用。這種用低溫表面將氣體冷凝而達到抽氣目的的泵叫做低溫泵,或稱冷凝泵。

      D、離子泵:主要用于超高真空,屬于干泵,工作方式為氣體捕集。極限真空-6~-11Torr。

      E、鈦升華泵:主要用于超高真空,屬于干泵,工作方式為氣體捕集。

      9、真空的測量(真空計)

      A、熱偶規、皮拉尼規、對流規:

      用來測粗真空的真空計,從大氣到1E-5Torr,精度一般在10%,皮拉尼規精度高的可到5%, 反應較慢,受溫度變化的影響較大。

      B、離子規:

      用來測高真空或超高真空的真空計,熱燈絲的離子規測量范圍一般從1E-41E-9Torr,特殊的有些甚至可以低到-10甚至-11Torr,精度在10%~20%,燈絲在工作時遇到大氣會燒毀;冷陰極的離子規一般可以測到1E-11Torr,精度在20%~50%,特別是超高真空下測量精度很差,需要高壓電源,探頭內有磁鐵,使用時不能用于某些無磁的場合。

      C、電容式壓力計:

      探頭最大壓力從25000Torr0.1Torr,動態范圍大約104范圍,比如,1Torr量程的最低是5E-4Torr,通常精度在讀數的0.25%,可以高到0.15%。

      D、寬量程真空計:

      皮拉尼規和熱燈絲離子規的組合,兩個規可以自動切換,在低真空時切換到皮拉尼規,高真空時可切換到離子規。

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