真空知识解析(课堂PPT).ppt

真空知识解析制作：鲍云峰1真空的基本概念什么是真空呢？一句话，就是当容器里的气压低于标准大气压时，即为真空现象。其标准的定义为：在标准温度和压力下，当一升容积的容器里的气体分子数少于2.71022个时，就产生了真空现象。2MeanFreePath平均自由程平均自由程是指两次碰撞之间一个分子平均所走的距离。平均自由程平均自由程的大小取决于气体的温度、压力及分子的尺寸。3气体流动的种类气体的流动条件会随着压力的减小而改变，气体的流动种类分为三种：湍流、层流和分子流。4气体流动图示粘性流动粘性层流分子流5常用真空单位：Torr,bar,Pa,atm（kgf/cm2），psi(磅/平方英寸)一个大气压=766Torr=1bar=14.5psi=105Pa6实现真空的方法实现真空的方法 真空泵真空泵依据可以实现真空的能力分为：机械泵分子泵冷泵7各类泵的抽真空能力粗真空粗轴泵罗茨鼓风机中真空高真空超高真空涡轮泵低温泵8机械泵（RoughingPump）9机械泵工作原理图排气口交叉进气口转子1叶片1第一阶段第二阶段转子2叶片2排气阀10罗茨鼓风机（rootsblower）为了减少抽气时间、增加抽气速率，通常会在机械泵的基础上再加装一台罗茨鼓风机，加装罗茨鼓风机后的泵组，可以将抽气速率提升20%左右。11罗茨鼓风机工作原理图转子进气口内壁排气口12分子泵（turbomolecularpump）13分子泵工作原理图密封圈进气口固定片转子电机电机轴冷却水通道支持端口水供应/返回口转子固定片旋转方向流动方向返扩散14冷泵(cryopump)15冷泵构造图TC计车载控制器二级管连接器置换剂80K阵列氦回港氦自动入港口再生氮前级管道连接辅助TC计电源连接器减压阀进气口冷头15K阵列16压缩机构造油的视线玻璃（前面）供水口回水口低温泵开关低温泵电源连接器输入电源连接器充氦气的拟合手动充气阀氦返回压力表氦气供应端口氦回港供应压力安全阀安全阀回座压力差示压力救济阀压力切断阀电气控制机箱吸附器17冷泵工作原理以氦气作为制冷剂，即热量载体。压缩机将氦气压缩至200psi的高压，高压的氦气在冷泵冷头处膨胀吸热，实现冷头的降温，冷头的温度最终降到10K（-263C）左右来实现对气体的吸附。吸热膨胀后氦气回到压缩机中重新被压缩，体积压缩过程中释放的热量被冷却循环水带走。18冷泵的吸附可以分为三级来完成：80Karray：一级冷凝面由镀镍铜制成，主要吸附水蒸汽、碳氢化合物。15Karray(快速再生):二级冷凝面也是由镀镍铜制成，主要吸附N2,O2,Ar,CO2,andCO。最底层的活性炭主要吸附H2,He,andNe。19冷泵的再生冷泵的冷头经过长时间的气体吸附，吸附能力也会逐渐下降。这个时候就需要对冷泵进行再生。再生的方式是用加热的氮气对冷泵内部进行90分钟的吹扫。冷头上吸附的气体在这个过程中会释放从而被氮气带走，经过充分的吹扫，冷头恢复洁净状态。再经过压缩的氦气对冷头的降温，冷泵实现再生。20真空规的分类：CapacitancemanomenterConvectrongaugeTCgaugeIongauge21Capacitancemanomenter测量范围：0.5mT-100mT。靠隔膜和计数电极之间电容的变化来反应压力的变化。010VDCcorrespondsto0.5100mTorr,102.3mT表示满量程。22Convectrongauge测量范围：1mT-766T。压力值的变化，分子活性变化，sensorfilament的温度就会随之变化，灯丝阻值随之变化，惠斯通电桥就会电压失衡，输入电压随之调节，电桥的电压变化来反应压力值的变化。Theanalogvoltagerangeis010VDCwhichcorrespondsto1mTorr-1000Torr.At760Torr,theoutputvoltageisabout8.79VDC.23TCgauge测量范围：1mT-1000T。压力值的变化，分子运动活性会随之变化，进而导致灯丝的温度的变化，热偶的阻值也随之变化，用TC阻值的变化来实现压力测量。24Iongauge（离子计）测量范围：10-3-10-9T.灯丝将环境中的气体分子电离，被电离的离子由搜集器收集，形成电流，电流的大小反应压力值的大小。网格加热的灯丝离子收集器25THANKYOU!26