真空物理技术
真空技术在物理实验中的应用与使用

真空技术在物理实验中的应用与使用介绍真空技术是物理实验中不可或缺的重要组成部分。
它的主要作用是在实验中创造一个低压环境,通过减少气体分子的数量,降低分子之间碰撞的概率,以及消除气体分子对实验结果的干扰。
本文将为您介绍真空技术在物理实验中的应用和使用。
真空技术的基本原理真空技术的基本原理是通过减少气体分子的数量,创造一个低压环境,从而实现实验结果的准确控制。
真空技术主要依赖于密封容器和抽气装置来消除气体分子的干扰。
一、应用1:电子显微镜电子显微镜是一种利用电子束来观察物质结构和性质的仪器。
在电子显微镜中,真空技术的应用十分关键。
首先,电子显微镜需要在真空环境中工作,因为在高压下,气体分子会对电子束产生散射,影响成像质量。
其次,真空环境有助于保护电子束产生装置,避免氧化和污染。
因此,在电子显微镜中,真空技术的正确应用是保证分辨率和图像质量的基础。
二、应用2:粒子加速器粒子加速器是一种用于加速带电粒子的装置,其主要应用于物理实验、粒子物理学和核科学研究领域。
在粒子加速器中,真空技术在两个方面起着重要作用。
首先,真空环境可以减少带电粒子与气体分子的碰撞,从而提高加速效率和束流品质。
其次,真空环境可以防止带电粒子与气体分子发生反应,避免装置污染和性能下降。
因此,真空技术是粒子加速器运行过程中的基本要求。
三、应用3:核磁共振核磁共振是一种用于研究原子核结构和分子性质的重要方法。
在核磁共振实验中,真空技术被广泛应用于样品制备和测量装置。
首先,在核磁共振实验中,样品需要被置于真空容器中,以避免氧化和与空气中其他成分的反应。
其次,在测量装置中,减少气体分子的干扰是保证实验结果准确性的基础。
因此,真空技术在核磁共振实验中的应用十分重要。
结论真空技术在物理实验中的应用与使用被广泛认可和采用。
在电子显微镜、粒子加速器和核磁共振等领域,真空技术的正确应用是保证实验结果准确性和可重复性的关键。
因此,在进行物理实验时,我们应该了解并掌握适当的真空技术,以确保实验的成功和产出具有科学价值的结果。
物理实验中的真空技术使用方法探析

物理实验中的真空技术使用方法探析引言物理实验中,真空技术是一项至关重要的技术手段。
它可以提供一个无气的环境,消除空气对实验结果的干扰,使得实验数据更加准确可靠。
本文将探析物理实验中真空技术的使用方法,包括真空系统的构建、真空泵的选择和真空度的控制等问题。
一、真空系统的构建1. 抽气系统为了构建一个有效的真空系统,我们需要选择合适的抽气系统。
常见的抽气系统有机械泵、扩散泵和分子泵等。
机械泵适用于中低真空,扩散泵适用于中高真空,而分子泵适用于超高真空。
根据实验的需求和所需真空度的要求,选择适当的抽气系统非常重要。
2. 密封系统真空系统的密封非常关键,它能防止气体泄漏,使真空系统得以保持稳定。
在构建真空系统时,应选择适当的密封件,如金属密封、橡胶密封等,并采取合适的密封方式,如螺纹连接、焊接等,以确保系统的完全封闭。
3. 减压系统真空系统的减压需要通过开启各级泵进行,减压过程需要控制得当。
在减压时,应遵循逐渐减压的原则,以避免过快的压力变化引起的系统问题。
减压过程中还需注意排气口的设置,以保证气体顺利排出。
二、真空泵的选择真空泵是实验中非常重要的设备,选取合适的真空泵可以提高实验的效率和可靠性。
1. 所需真空度根据实验的需求,选择合适的真空度范围。
比如,某些实验需要较低的真空度来研究气态物质的行为,而另一些实验只需较高的真空度来避免气体干扰。
根据实验需求,选择合适的真空泵。
2. 抽气速度抽气速度是真空泵的重要指标之一。
当抽气速度与泵进气速度匹配时,可以更快地达到所需真空度。
在选择真空泵时,需要根据实验的大小和性质综合考虑抽气速度和泵进气速度之间的匹配程度。
3. 噪音和振动在实验室环境中,噪音和振动是一些需要注意的问题。
一些真空泵工作时会产生较大的噪音和振动,这对实验的准确性和精度可能产生不利影响。
因此,在选择真空泵时,除了考虑其性能指标外,还需考虑其噪音和振动水平。
三、真空度的控制1. 真空度的测量在实验过程中,对真空度的准确测量非常重要。
物理实验技术中的真空技术使用注意事项

物理实验技术中的真空技术使用注意事项引言在物理实验中,真空技术被广泛应用于各个领域,包括材料科学、电子学、光学等。
真空条件下的实验能够排除气体的干扰,使得实验结果更加精确可靠。
然而,真空技术的使用需要注意一些重要事项,以确保实验的成功进行。
本文将介绍物理实验技术中真空技术的使用注意事项。
真空系统的密封性在使用真空技术进行实验时,首先需要确保真空系统的密封性。
任何泄漏都会导致真空度的下降,影响实验结果的准确性。
因此,密封部分的设计和制作至关重要。
常见的真空系统密封方式有O型密封圈、金属密封和焊接密封。
在使用过程中,应及时检查密封部分,防止泄漏的发生。
真空泵的选择真空泵是真空技术的关键装备,具有排气速度和最终真空度等重要参数。
在选择真空泵时,需要根据实验需求进行合理的选择。
一般来说,对于需要快速达到高真空度的实验,可以选择分子泵或涡旋泵。
而对于较低真空度要求的实验,可以选择机械泵。
此外,还需注意真空泵的使用寿命和维护保养。
真空度的控制在实验过程中,保持稳定的真空度非常重要。
过高或过低的真空度都会对实验结果产生影响。
因此,需要进行合理的真空度控制。
一般来说,可以通过调节抽气速度、增加或减少进气口的开口面积、调节泵速等方式达到所需的真空度。
此外,还应及时监测和记录真空度的变化情况,以便及时调整。
真空系统的安全在操作真空系统时,安全是至关重要的。
首先,需要了解真空泵的额定参数和工作原理,合理配置系统组件,以避免超负荷使用和故障发生。
其次,应定期检查系统的安全装置,如压力开关、温度控制器等,确保其正常运行。
此外,还需遵守一些基本的安全操作规范,如佩戴个人防护装备、避免触碰高温表面等。
真空设备的维护保养为确保真空设备的稳定性和使用寿命,定期的维护保养至关重要。
首先,需要定期更换油封或清洗真空泵的泵油,以保证泵的正常工作。
此外,还应及时清洗真空系统的管道和仪器表面,去除沉积物和杂质,确保系统通畅。
对于一些易受腐蚀的部件,还需要定期检修或更换。
真空中的物理定律

真空中的物理定律真空是指没有任何物质存在的空间。
在真空中,没有空气、水、固体等物质,因此物质之间的相互作用非常微弱。
然而,尽管真空中没有物质,但物理定律仍然适用于这个特殊的环境。
本文将介绍一些在真空中适用的物理定律。
一、牛顿第一定律:惯性定律牛顿第一定律也被称为惯性定律,它表明一个物体如果没有外力作用,将保持静止或匀速直线运动的状态。
在真空中,没有空气阻力或其他外力的干扰,物体将保持其原有的运动状态。
这意味着如果一个物体在真空中静止,它将保持静止;如果一个物体在真空中匀速直线运动,它将保持匀速直线运动。
二、牛顿第二定律:力的作用定律牛顿第二定律描述了力对物体运动状态的影响。
它表明物体的加速度与作用在物体上的力成正比,与物体的质量成反比。
在真空中,物体受到的力将直接影响其加速度。
例如,如果一个物体在真空中受到一个恒定的力,它将以恒定的加速度运动。
三、牛顿第三定律:作用与反作用定律牛顿第三定律指出,任何两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反。
在真空中,物体之间的相互作用力仍然遵循这个定律。
例如,当两个物体在真空中碰撞时,它们之间的作用力大小相等、方向相反。
四、万有引力定律万有引力定律是描述物体之间引力相互作用的定律。
根据这个定律,两个物体之间的引力与它们的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
在真空中,物体之间的引力仍然遵循这个定律。
例如,地球和月球之间的引力就是根据万有引力定律计算得出的。
五、热力学定律热力学定律是描述热量传递和能量转化的定律。
在真空中,热力学定律仍然适用。
例如,热量可以通过辐射的方式在真空中传递,而无需通过传导或对流。
六、电磁定律电磁定律是描述电荷和电磁场相互作用的定律。
在真空中,电磁定律仍然适用。
例如,电磁波可以在真空中传播,而无需介质的支持。
总结:尽管真空中没有物质存在,但物理定律仍然适用于这个特殊的环境。
牛顿的运动定律、万有引力定律、热力学定律和电磁定律等都可以在真空中得到应用。
真空物理学与真空技术的应用

真空物理学与真空技术的应用真空物理学是研究低压空气环境下的物理现象和性质的学科,而真空技术则是应用真空物理学原理和技术手段来创造和维持真空环境的技术。
真空在现代科学和工业中扮演着重要的角色,它的应用领域广泛,涉及到物理学、电子学、光学、材料科学等诸多领域。
本文将探讨真空物理学和真空技术在不同领域的应用。
一、真空物理学在科学研究中的应用1. 真空室的应用:真空室是实验中创造和维持真空环境的装置,广泛应用于物理学、化学、生物学等实验中。
在真空环境中,可以消除气体分子的扰动,提供一个几乎没有气体分子碰撞的独特环境,对于高精度实验和精确测量非常重要。
2. 气体放电研究:在真空条件下,利用电场加速电子,然后与气体分子碰撞产生放电现象。
通过对放电的研究,可以探索气体放电的机制和性质,从而深入了解气体物理学和等离子体物理学的基本原理。
3. 真空中的粒子加速器:真空是粒子加速器运行的必备条件。
粒子加速器利用高速带电粒子相互碰撞,从而研究物质的性质和结构。
在真空环境中,可以消除带电粒子与气体分子的相互作用,保证粒子可以在加速器中稳定运动。
二、真空技术在电子工业中的应用1. 真空电子器件:真空技术在电子工业中有着广泛的应用。
例如真空管,它利用真空中的电子流动来放大、开关和检测电信号。
真空技术也用于制造显示器、激光器、微电子器件等。
2. 半导体制造工艺:在半导体制造过程中,利用真空技术可以消除空气中的污染物和微粒,保证制造过程的纯净度。
同时,真空技术也广泛应用于薄膜沉积、离子注入、退火等工艺步骤中。
三、真空技术在光学领域的应用1. 光学薄膜镀膜:光学薄膜广泛应用于镜片、透镜、光学仪器等光学设备中。
利用真空技术,可以在物体表面沉积一层均匀的光学薄膜,提高反射率、透过率等光学性能。
2. 激光器制造:激光器内部需要保持高度的真空环境,以避免气体分子与激光器产生相互作用。
真空技术在激光器的制造和维护中起着重要的作用。
四、真空技术在材料科学中的应用1. 薄膜制备:利用真空技术,可以在基底上制备出具有特定特性的薄膜材料,如金属薄膜、陶瓷薄膜、聚合物薄膜等。
真空技术在物理实验中的蒸发与沉积方法

真空技术在物理实验中的蒸发与沉积方法在物理实验中,真空技术被广泛应用于各个领域,其在材料科学研究中的蒸发与沉积方法尤为重要。
蒸发与沉积是指将固体材料升华或气相物质沉积到基底上的过程。
本文将针对真空技术的蒸发与沉积方法展开论述。
一、蒸发技术1. 热源蒸发法热源蒸发法是最常见的蒸发技术之一。
通过加热材料到其蒸发温度,使其直接升华,形成蒸气沉积在基底上。
这种方法可以用于制备纯净的金属、氧化物和半导体材料。
但是,热源蒸发法的主要缺点是易导致样品结构的变化,同时,材料的浓度难以控制。
2. 电子束蒸发法电子束蒸发法利用电子束轰击材料进行蒸发。
电子束蒸发法具有较高的功率密度,可以实现较大范围的蒸发。
此外,这种方法可以通过控制电子束的扫描速度和轰击功率来实现对材料的精确控制,从而使蒸发过程更加稳定。
3. 溅射蒸发法溅射蒸发法是一种基于物理性质的蒸发方法。
在真空室中,通过在目标材料上施加电压,产生高速离子束与目标相撞击,使材料升华并沉积在基底上。
这种方法适用于制备薄膜材料,并且可以实现对薄膜沉积速率和形貌的精确控制。
二、沉积技术1. 化学气相沉积法化学气相沉积法利用气体在真空环境中进行化学反应的原理,将材料从气相沉积到基底上。
这种方法特别适用于制备高纯度、均匀的薄膜材料。
在化学气相沉积法中,还有化学气相沉积(CVD)和分子束外延(MBE)等不同的方法。
2. 电子束蒸发沉积法电子束蒸发沉积法是利用电子束轰击材料产生的高能量电子使其升华,并通过自由传播到基底上进行沉积的方法。
这种方法具有较高的温度控制精度和较小的基底污染,适用于制备单晶材料。
3. 磁控溅射沉积法磁控溅射沉积法是一种在真空环境中通过磁场控制离子和中性粒子的轨迹来实现材料沉积的方法。
这种方法具有高沉积速率、良好的附着力和均匀性等优点。
它在制备金属薄膜和合金薄膜方面有着广泛的应用。
总结起来,真空技术在物理实验中的蒸发与沉积方法主要包括热源蒸发法、电子束蒸发法、溅射蒸发法、化学气相沉积法、电子束蒸发沉积法和磁控溅射沉积法等。
真空技术在物理实验中的应用

真空技术在物理实验中的应用真空技术在物理实验中扮演着重要角色。
在实验室研究和工业应用中,使用真空环境可以消除空气对实验结果的干扰,并创建特殊环境来研究物质在不同压力下的行为。
本文将探讨真空技术在物理实验中的应用领域。
真空技术的基本原理真空技术通过排出气体使实验室内部气压低于大气压,创造出真空环境。
真空系统通常包括真空泵和密封设备,通过泵将气体抽出,使系统内部气压降低。
真空技术根据压力水平可以分为低真空、中真空和高真空等不同级别。
物理实验中的真空应用材料表面处理真空技术在实验室中广泛应用于材料表面处理。
例如,通过在真空环境中使用薄膜沉积技术,可以在材料表面形成均匀、致密的薄膜,提高材料的性能和稳定性。
粒子加速器粒子加速器是物理实验中常用的设备,用于加速粒子以研究它们的性质。
在粒子加速器中,真空环境可以减少粒子与气体分子的碰撞,提高加速器的效率和精度。
凝聚态物理实验在凝聚态物理实验中,通常需要在极低压力下研究材料的性质。
真空技术可以提供高度纯净的实验环境,消除气体对样品的影响,帮助研究人员获得准确的实验结果。
真空管实验真空管是一种用于研究电子行为的设备,例如电子管、场发射管等。
这些设备需要在真空环境中工作,以避免电子与气体分子碰撞,影响电子的传输和控制。
结语真空技术在物理实验中扮演着重要角色,为研究人员提供了创造性的实验环境。
通过真空技术,科学家可以更准确地研究材料的性质和相互作用,推动物理学等领域的发展。
希望本文对你对真空技术在物理实验中的应用有所启发。
初二物理真空的概念与应用

初二物理真空的概念与应用初二物理:真空的概念与应用在物理学中,真空是指不含任何物质的空间。
它是一个非常特殊且重要的概念,在各个领域都有着广泛的应用。
本文将介绍真空的概念以及一些在现实生活中的具体应用。
一、真空的概念真空是指没有气体、液体或固体分子存在的状态。
通常情况下,我们所说的真空主要指的是高度稀薄的气体状态,不过在实验室中,还可以通过物理手段将真空程度进一步提高,达到更为极端的状态。
真空状态的划分常使用帕斯卡(Pa)作为单位来表示。
一般大气压下的真空状态称为大气真空,其压力约为10^5Pa。
当压力降低到10^-3Pa时,即为高真空状态;当压力降低到10^-7Pa时,即为超高真空状态;而当压力降低到更低的10^-10Pa时,则称为极高真空状态。
二、真空的应用1. 真空泵道的应用真空泵道是一种通过机械或物理手段产生真空环境的装置。
它被广泛应用于各个领域,尤其是科研、制造业和航天领域。
在科研实验中,真空泵道可以用于制造高质量的材料、合成新材料以及研究微观领域中的物质性质。
而在制造业中,真空泵道则可用于制造电子元件、航天器零件等高精度产品。
航天领域则需要利用真空泵道模拟太空中真空的环境条件,对航天器进行测试和性能验证。
2. 真空绝缘体材料的应用真空绝缘体材料是一种具有优良隔热性能的材料,可广泛用于制造保温杯、真空瓶等保温容器。
这些容器内外都是真空环境,通过防止热传导,有效地阻止了热量的流失或进入。
这使得保温杯和真空瓶能够有效地保持热饮料的温度,延长食品的保鲜时间,并且在户外活动中提供热饮料和食物的便利性。
3. 真空电子器件的应用真空电子器件是利用真空环境中的特殊性质设计和制造的电子设备。
其中最著名的例子是电子真空管,它曾是早期电子技术的核心元件,如今在音频放大器、射频设备和高频通信系统中仍有应用。
此外,微观电子器件和纳米科技领域中也有需求利用真空环境来制造和测试器件。
4. 太空科学的应用太空中是真空的极端环境,因此在太空科学研究中,与真空相关的技术非常重要。
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真空技术在真空泵中的应用院系名称:理学院专业班级:应物1102班学生姓名:闫新政学号: 201121020216真空技术在真空泵中的应用闫新政(河南工业大学理学院,郑州, 450001)摘要本文主要介绍了真空技术在真空泵中的一些应用。
以机械泵、扩散泵、分子泵、离子泵、低温泵为例,分别介绍了它们的结构、原理和一些具体的应用等。
文章最后对真空泵的应用前景进行了简单的展望。
关键词:真空技术;机械泵;扩散泵;分子泵;离子泵;低温泵AbstractThis paper mainly introduces some applications of vacuum technology in the vacuum pump. The mechanical pump, diffusion pumps, molecular pump, ion pump, cryogenic pump as an example, introduces their structure, principle and some concrete application. Finally, the application prospect of the vacuum pump is a simple prospect.Keywords: vacuum technology; mechanical pump; diffusion pumps, molecular pump, ion pump, cryogenic pump引言:随着真空获得技术的发展,真空泵的真空应用日渐扩大到工业和科学研究的各个方面;已经在工业、食品、航空航天等领域得到了广泛的应用。
近年来,伴随着我国经济持续高速发展,真空泵相关下游应用行业保持快速增长势头,同时在真空泵应用领域不断拓展等因素的共同拉动下,我国真空泵行业实现了持续稳定地发展。
1机械泵1.1旋片泵的工作原理旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。
在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子,转子外圆与泵腔内表面相切(二者有很小的间隙),转子槽内装有带弹簧的二个旋片。
旋转时,靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触,转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。
图1 旋片泵的结构示意图Fig. 1 Schematic diagram of the rotary vane pump定子腔内高速旋转的偏心转子,使进气腔容积周期性扩大而吸气,排气腔的容积周期性缩小而压缩气体,并借助压缩气体的压力推开排气阀门,使待抽容器的气压下降图2 旋片旋转时的几个典型位置Fig. 2 rotary vane rotates several typical position两个旋片把转子、定子内腔和定盖所围成的月牙型空间分隔成A、B、C 三个部分,当转子按图示方向旋转时,与吸气口相通的空间A的容积不断地增大,A空间的压强不断的降低,当A空间内的压强低于被抽容器内的压强,根据气体压强平衡的原理,被抽的气体不断地被抽进吸气腔A,此时正处于吸气过程。
B腔的空间的容积正逐渐减小,压力不断地增大,此时正处于压缩过程。
而与排气口相通的空间C的容积进一步地减小,C空间的压强进一步的升高,当气体的压强大于排气压强时,被压缩的气体推开排气阀,被抽的气体不断地穿过油箱内的油层而排至大气中,在泵的连续运转过程中,不断地进行着吸气、压缩、排气过程,从而达到连续抽气的目的。
排气阀浸在油里以防止大气流入泵中,油通过泵体上的间隙、油孔及排气阀进入泵腔,使泵腔内所有运动的表面被油覆盖,形成了吸气腔与排气腔的密封,同时油还充满了一切有害空间,以消除它们对极限真空的影响。
1.2 气镇阀油封机械真空泵的压缩室上开一小孔,并装上调节阀,当打开阀并调节入气量,转子转到某一位置,空气就通过此孔掺入压缩室以降低压缩比,从而使大部分蒸汽不致凝结而和掺入的气体一起被排除泵外,起此作用的阀门称为气镇阀。
工作原理:由于大气中都含有一定量的水蒸气,所以泵工作时所抽除的气体多是某些可凝性气体和永久性气体的混合物。
这种混合气体在泵内被压缩排气的过程中,如果可凝性气体的分压力超过了泵温下的饱和蒸气压,那么它们就会凝结并与泵油混合,随油一起循环。
当它们返回到高真空端时又重新蒸发变成蒸汽。
随着泵的运转,凝结物不断增加,使泵的极限真空和抽速降低。
当抽除的气体中湿度较大时,泵油的污染更加严重,使泵的密封、润滑和冷却性能变差,以至于经常更换新油。
气镇阀是防止蒸汽凝结从而避免油污染的有效方法。
这种方法是将室温干燥的空气经气镇孔进入泵的压缩腔中与被抽气体相混合。
当把这种混合气体压缩到排气压力时,由于掺气作用使得其中的蒸汽分压能保持在泵温状态的饱和蒸气压以下,因而蒸汽不会凝结而与其它气体一起被排至泵外。
被抽气体中蒸汽的含量越多,掺入的干燥气体量就需越多。
1.3旋片泵的用途及使用范围1.3.1 旋片泵是用来对密封容器抽除气体的基本设备之一。
它可单独作用,也可作为增压泵、扩散泵、分子泵等的前级泵,维持泵,钛泵的预抽泵用。
可用于电真空器件制造、保温瓶制造、真空焊接、印刷、吸塑、制冷设备修理以及仪器仪表配套等。
因为它具有体积小、质量轻、操声低等优点,所以更适宜于实验室里使用。
1.3.2在环境温度5℃–40℃范围内,进气口压强小于1.3 × 103帕的条件下允许长期连续运转,被抽气体相对湿度大于90%时,应开气镇阀。
1.3.3进气口连续畅通大气运转不得超过一分种。
1.3.4不适用于抽除对金属有腐蚀的,对泵油起化学反应的,含有颗粒尘埃的气体,以及含氧过高的,有爆炸性的,有毒的气体。
1.4旋片式机械真空泵特点1.4.1其工作压强范围为101325-1.33×10-2(Pa)属于低真空泵。
1.4.2它可以单独使用,也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵1.4.3结构简单,工作可靠1.4.4由于它以油作为密封物质,因此它会造成油蒸气的回流和对真空系统造成油的污染。
2 扩散泵2.1工作原理泵油经电加热后,产生油蒸汽沿做蒸汽导流管上升到泵的上部,从伞型嘴向下喷出,形成高速运动的、具有优越运载气体分子的能力射流,达到把气体分子抽出的效果。
2.2 优缺点2.2.1 优点:稳定、蒸汽压低、汽化热小、不分解、不吸收气体、不与周围物质起反应。
2.2.2 缺点:油蒸汽对真空腔的污染。
2.3 油扩散泵2.3.1 工作原理:泵的底部—是装有真空泵油的蒸发器,真空泵油经电炉加热沸腾后,产生一定的油蒸汽,蒸汽沿着蒸汽导流管传输到上部,经由三级伞形喷口向下喷出。
喷口外面的压强较油蒸汽压低,于是便形成一股向出口方向运动的高速蒸汽流,使之具有很好的运载气体分子的能力。
油分子与气体分子碰撞,由于油分子的分子量大,碰撞的结果是油分子把动量交给气体分子自己慢下来,而气体分子获得向下运动的动量后便迅速往下飞去.并且,在射流的界面内气体分子不可能长期滞留,因而界面内气体分子浓度较小.由于这个浓度差使被抽气体分得以源源不断地扩散进入蒸汽流而被逐级带至出口,并被前级泵走.慢下来的蒸汽流在向下运动的过程中碰到水冷的泵壁,油分子就被冷凝下来,沿着泵壁流回蒸发器继续循环使用.冷阱的作用是减少油蒸汽分子进入被抽容器。
2.3.2 特点:扩散泵必须和机械泵联合工作,才能构成高真空抽气系统。
单独的扩散泵时没有抽气作用的;理论上,扩散泵的极限真空取决于泵油的蒸气压。
而且泵油必须具备很高的热稳定性和化学稳定性;扩散泵油在高温下接触一旦大气非常容易变质,即使时常温下,长期接触大气也会因为吸收水分而降低性能。
因此扩散泵内应尽量保存良好的真空状态;扩散泵油易挥发,因此在进气口都有挡油的冷阱。
图3 扩散泵的结构示意图Fig. 3 Schematic diagram of the diffusion pump3 分子泵3.1分子泵原理分子泵是一种动量型真空获得设备,在分子流态下,气体分子与高速运动的表面发生碰撞获得一定方向的动量,从而使气体分子得到逐级压缩,最后被抽除。
图4动叶片的工作示意图Fig. 4 Schematic diagram of the blade work在运动叶片两侧的气体分子呈漫散射。
在叶轮左侧(图3a),当气体分子到达A点附近时,在角度α1内反射的气体分子回到左侧;在角度β1内反射的气体分子一部分回到左侧,另一部分穿过叶片到达右侧;在角度γ1内反射的气体分子将直接穿过叶片到达右侧。
同理,在叶轮右侧(图3b),当气体分子入射到B点附近时,在α2角度内反射的气体分子将返回右侧;在β2角度内反射的气体分子一部分到达左侧,另一部分返回右侧;在γ2角度内反射的气体分子穿过叶片到达左侧。
倾斜叶片的运动使气体分子从左侧穿过叶片到达右侧,比从右侧穿过叶片到达左侧的几率大得多。
叶轮连续旋转,气体分子便不断地由左侧流向右侧从而产生抽气作用。
3.2涡轮分子泵3.2.1 工作原理:通过高速转动(24000-80000rpm)的叶片将动量传递给气体分子,使气体产生定向流动而抽气,极限真空:5X10-11乇3.2.2涡轮分子泵的特点:涡轮分子泵的优点是启动快,能抗各种射线的照射,耐大气冲击,无气体存储和解吸效应,无油蒸气污染或污染很少,能获得清洁的超高真空。
3.3分子泵输送气体应满足二个必要条件3.3.1涡轮分子泵必须在分子流状态下工作。
因为当将一定容积的容器中所含气体的压力降低时,其中气体分子的平均自由程则随之增加。
在常压下空气分子的平均自由程只有 0.06 μm ,即平均看一个气体分子只要在空间运动 0.06 μm ,就可能与第二个气体分子相碰。
而在 1.3Pa 时,分子间平均自由程可达4.4mm 。
若平均自由程增加到大于容器壁间的距离时,气体分子与器壁的碰撞机会将大于气体分子之间的碰撞机会。
在分子流范围内,气体分子的平均自由程长度远大于分子泵叶片之间的间距。
当器壁由不动的定子叶片与运动着的转子叶片组成时,气体分子就会较多地射向转子和定子叶片,为形成气体分子的定向运动打下基础。
3.3.2分子泵的转子叶片必须具有与气体分子速度相近的线速度。
具有这样的高速度才能使气体分子与动叶片相碰撞后改变随机散射的特性而作定向运动。
分子泵的转速越高,对提高分子泵的抽速越有利。
实践表明,对不同分子量的气体分子其速度越大,泵抽除越困难。
例: H2 在空气中含量甚微,但由于 H2 分子具有很大的运动速度 ( 最可几速度为 1557m /s) ,所以分子泵对 H2 的抽吸困难。
通过对极限真空中残余气体的分析,可发现氢气比重可达 85 %,而分子量较大,而运动速度慢的油分子所占的比重几乎为零。
这就是分子泵对油蒸气等高分子量的气体的压缩比很高,抽吸效果好的原因。