真空零点能及其应用课件
2019真空零点能 转.doc
真空零点能转零点能，又叫真空零点能，顾名思义，这种能源来自于真空。
事实上，真空中一直散发着大量的能量。
真空中的能量从何而来?根据量子力学的原理，所谓"真空不空"，真空中实际上充满着忽隐忽现的粒子，它们的状态变化得十分迅速，以至于无法被仪器探测到。
即便是在绝对零度(零下273摄氏度)的条件下，真空也在向四面八方散发出能量，这与人们看到的表面现象大不一样。
零点能就是指粒子在绝对零度下仍保持的震动能量，其幅度随温度上升而增加。
在绝对零度下粒子是静止不动的，因此它的速度为零；而这时它的位置则是可以测出来的。
这样的话，位置和速度两者的值我们都知道了，这不符合海森堡的测不准原理--它只允许知道一个。
所以，零点时空间的物质粒子不可能真正处于'绝对静止'的状态。
那么零点时应该是什么状态?事实是在绝对零度下即使不再有热运动，真空中的粒子也仍然在不停地抖动。
这也是一种运动，而运动总是和能量相伴随的。
根据质能可以等价互换的原理，这些抖动不已的粒子忽而是粒子状态，忽而又变成了等价的能量--波粒二象性允许这样。
无数这样闪闪烁烁的粒子时隐时现、此起彼伏地向四面八方散发出能量。
因为这指的是在绝对零度时散发的，(高于零度时就有了热运动，散发的能量当然更多)，故而物理学家把它称为零点能。
零点能的存在已被科学家所验证。
曾因研究出第一颗原子弹而闻名于世的美国洛斯阿拉莫斯实验室，一位物理学家拉莫雷奥作了一个实验，让零点能把两块*在一起的金属片压紧而且发热。
拉莫雷奥费了九牛二虎的力气，只获得了微不足道的10到15个焦耳的零点能的能量，但是这已经证明了零点能的存在。
1989年3月，弗雷希曼和庞斯在美国宣布他们用钯电极在常温下电解重水，观察到了异常的热量输出和少量的中子。
该现象一经公布就在全世界范围内引起了一场轩然大波。
由于当时的实验用的是重水，又是在常温下，人们就把这种现象称之为"冷核聚变"。
真空技术基础和应用ppt课件
真空技术中的物理基础
• 基本概念
1. 平均自由程(l)：热运动的分子相继两次碰 撞之间飞越的距离。
2. 流量，抽气量(Q)：单位时间流过抽气管 道的气体分子总量。单位：Torr.L/s
3. 流导(U)：真空管道流过气体的能力。流 过管道的流量与管道两端压差之比.
4.
U=Q/(P2-P1), 单位：L/s(升/秒)
2020/12/13
真空度
抽气速率的计算:
PV = NRT, N是分子总数 NPV at T= const
通常情况下, 真空泵的抽气量 正比于真空室气压 P, 泵抽 速 S 定义为：
δPVPS S1δPV
δt
P δt
流量为：
S 单位：升/秒, ℓ/s
Q = PS，因此分子数减少速率为：
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大气压
• 标准大气压： 0度时，760mm 水银柱产生的压强。
• 大气压： 地球表面上，大气层产生的气压 随海拔高度和纬度不同而不同，在海拔 3000米以内，每升高12米，降低1torr.
• 工业大气压： 1am=1kg/cm2=735.56torr 一个大气压约为1公斤压力
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Chamer 1
pump 1 500 ℓ/s
Chamer 2
pump 2 100 ℓ/s
connecting tube 1 cm inner diameter 10 cm length
估计:
P(N2) in chamber 1 P(N2) in chamber 2 P(O2) in chamber 1
为什么？ 器壁表面脱气。
因此腔体材料的选择十分重要，特别是高真空系统
《真空技术概论》课件
02
应用领域的拓展
随着工业的不断发展，真空技 术的应用领域也在不断扩大。 除了传统的电子、光学和材料 科学领域，真空技术还被广泛 应用于新能源、生物医药和航 空航天等领域。
03
智能化和自动化
04
随着人工智能和自动化技术的快 速发展，真空技术的智能化和自 动化水平也在不断提高。智能化 的真空控制系统能够实现自动检 测、自动控制和远程监控等功能 ，提高了生产效率和安全性。
性能和安全性。
空间环境模拟
为了模拟太空环境对航天器的影 响，需要建立真空环境下的试验 装置，真空技术在此领域的应用 对于航天器的研发和可靠性评估
至关重要。
真空技术在其他领域的应用
食品加工
真空技术用于食品加工中 可以起到杀菌、脱气、保 鲜等作用，提高食品质量 和延长保质期。
医药工业
在制药工业中，真空技术 用于药物提取、分离和制 备过程中，可以提高药物 的纯度和制备效率。
随着工业4.0的推进，未来真空技术将更加注重定 制化和个性化。根据不同行业和企业的需求，提 供定制化的真空解决方案，满足个性化的生产需 求。
PART 06
结论
真空技术的重要性和意义
真空技术在科学研究、工业生产和日 常生活中具有广泛的应用，如电子、 能源、材料、航空航天等领域。
随着科技的不断进步，真空技术将发 挥更加重要的作用，推动相关产业的 发展。
气体分子在真空状态下的行为
总结词
在真空状态下，气体分子的数量极低，分子间的碰撞减少，分子的平均自由程增 大。此时，气体分子的运动主要受重力和电场力的影响。
详细描述
在真空状态下，由于气体分子的数量极少，分子间的碰撞变得稀少，分子的平均 自由程显著增大。此时，气体分子的运动轨迹主要受到重力和电场力的影响。了 解气体分子在真空状态下的行为是理解和掌握真空技术的基础。
真空技术基础及其应用现状 ppt课件
各种真空泵技术已经非常完善，但是如 何更经济，更环保，更快速的获得项目 运行所需的真空度，是我们目前需要解 决的难题。
PPT课件
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3、真空度维持
各种检漏技术已非常完善，对于特高真 空的保持已不再是难题。
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结束语
真空技术近10年间的发展，核聚变装置及加速器的研究， 几百m3超高真空容器的制造，10-11Pa的极高真空也能简 单的获得。真空技术在各领域的应用不断扩大。
任何一个真空系统，漏气时绝对的，不漏时相对的。
一个真空系统的极限压强，实际就是抽气与漏气达到动
态平衡时的压强。
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PPT课件
真空系统的漏气分为实漏和虚漏
虚漏是指真空容器内部有漏源，如材料内部有孔洞，或 结构上有死空间，其中的气体不能有效的被真空泵抽走， 而是通过缝隙缓慢地，源源不断地漏向真空系统，就像 有漏孔存在一样，但又无法从外部检测出来。它可以通 过选用优质材料或改变设计方案解决
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几种常用真空计简介
电容薄膜真空计
原理：压强改变时薄膜发生形变，它和感知电极间 的距离改变，从而其间的电容量改变，用电学的方 法测出电容量，便可通过校准确定气体压强。
量程：其量程有四个数量级，105Pa~10Pa、 104Pa~1Pa、103Pa~10-1Pa、102Pa~10-2Pa
特点：量程宽(1×105Pa~1×10-2Pa)，精度高，稳定性 好，测量结果与气体 种类无关 ，特别是可以测量蒸 汽和腐蚀性气体的压力
托 里 拆 利 实 验
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PPT课件
1654年，德国工程师盖利克（Otto von Guericke）利用其发明的活 塞抽气泵在马德堡市（Magdeburg）公开表演马德堡半球实验，即
《真空基础知识》课件
高真空
超高真空
超高真空是指在极低压力下的真空状 态，通常在10^-6Pa至10^-9Pa之间 。
高真空是指在较高压力下的真空状态 ，通常在10^-3Pa至10^-5Pa之间。
02
真空的物理性质
真空中的气体分子分布
真空环境
在真空环境中，气体分子数极低，物质处于高度纯净状态， 有利于科学研究和技术应用。
真空的度量单位
帕斯卡（Pa）
帕斯卡是国际单位制中压力的单位，也是真空度的一种度量单位。
托（Torr）
托是国际单位制中压力的单位，常用于表示真空度。
毫米汞柱（mmHg）
毫米汞柱是常用的真空度单位，常用于表示低压力下的真空度。
中需要使用高真空或超高真空环境。
02
在物理实验中，高真空可以消除空气阻力对实 验的影响，例如在研究自由落体运动、弹性碰
撞等实验中需要使用高真空。
04
在材料科学中，高真空可以用于材料制备、表面处 理等，例如在薄膜制备、晶体生长等领域中需要使
用高真空或超高真空环境。
真空在工业生产中的应用
真空在工业生产中的应用也非常 广泛，例如在机械制造、航空航 天、电子制造等领域中需要使用 真空技术。
机械真空泵
利用机械运动将气体吸入并排出，以达到抽气 的目的。
扩散泵
通过加热使气体分子热运动加速，从而实现气 体扩散。
溅射泵
利用高能粒子将气体分子打散，使气体分子从 表面逸出。
真空的测量 技术
皮拉尼真空计
利用电阻丝加热后冷却的原理，测量 真空度。
冷阴极电离真空计
利用不同气体在加热状态下热导率不 同的原理，测量真空度。
真空零点能
零点能量子理论预示，真空中蕴藏着巨大的本底能量，它在绝对零度条件下仍然存在，称为零点能（Zeropointenergy）。
对卡西米尔（Casimir）力（一种由于真空零点电磁涨落产生的作用力）的精确测量，证实了这一物理现象。
许多科学家和发明家为提取零点能进行了长期的理论和实验研究。
对于真空零点能和挠场(Torsion field，spin field)的深入研究，将引起科学和技术的巨大变革。
所有的自然现象都与真空相关，引力和惯性来自真空零点涨落，生物的起源和进化应考虑零点能和自旋场，因为零点场携带着有意义的信息。
现代科学认为真空并不意味着一无所有，真空是由正电子和负电子旋转波包组成的系统，有些俄罗斯科学家把这种波包被称为菲顿（Phyton）。
菲顿是相互嵌入的，其自旋是反向的，因此整个系统不仅是电中性的，而且自旋和磁矩都获得补偿，并充满着各种各样的动态量子过程，这种过程的动态能量可以作为工业能源、未来星际航行能源以及家庭生活等诸多领域的能源。
量子真空是一个非常活跃的空间，它充满时隐时现的粒子和在零点线值上涨落的能量场。
而与这种现象伴生的能量，被称为零点能，也就是说，即使在绝对零度，这种真空活性仍然保持着。
其实，早在1891年，科学家忒斯拉（Nikola Tesla）在一次演讲中就提到：几个世纪之后，也许我们可以从宇宙中的任意一点提取能量来驱动我们的机械。
用今天的科学语言解释，这种能源就是真空零点能，或称空间能、自由能、宇宙能等。
传统的观念认为物理真空是一个能量最小的系统，不能从这样一个系统中取出能量。
但应该看到的是，物理真空是一个具有强烈波动的动态系统，它可能是一种能源。
许多有独特见解的科学家很早就开始注意到利用卡西米尔效应作为替代的能源。
休斯公司研究室的R. Forword在1984年就提出了利用带电荷薄膜导体内聚现象从真空中提取电能[Phys .Rev. B60, 14,740(1984)]。
最新真空技术简介PPT课件
教学内容
真空基本知识和技能介绍：真空概述、真空单位、不同真 空区域的划分以及他们对应的物理现象等、真空的获得、 机械泵油扩散泵工作原理、真空的测量、热偶真空计和电 离真空计工作原理、几种不同的真空检漏的方法等。
低气压下高电压放电、定容法和静态升压法的原理介绍。 仪器结构的介绍：DM300型镀膜机的结构和各主要部分的功
•1）直线A平行于T轴，说明压强是恒量,它不随时间而变化，表明系统既无放气也 无漏气。 •2）曲线B开始上升较快而后渐渐变成平行于T轴的直线。这说明系统只有放气而 无漏气，气压较低时放气速率较大，达到某一气压值时，放气速率和吸气速率相 等，达到平衡，曲线即趋于水平直线。 •3)直线C是一斜率为 的直线。这说明系统只有漏气。 •4）曲线D开始上升较快，而后渐渐减慢，最后变成直线，这说明系统既有放气也 有漏气，曲线D是B和C的叠加。
检漏还有许多方法，最快捷、灵敏的是氦质谱检漏。把示踪气体（一般用氦 气）喷在真空容器外面，用仪器去检测容器内是否含有示踪气体。这种方法不 仅灵敏度高，而且可以确定漏气部位。
放电原理和现象
低压气体在高压电场中被电离而导电，并发生辉光放电现象，辉光的颜色、形 状，亮度将随着气压的不同而改变。将一封有金属电极的玻璃放电管接入真空 系统中，加上高压后就可以通过放电现象来粗略地估计真空度。
对于玻璃系统，在真空度低于0.1Pa时，可用高频电火花真空测定仪，打开电 源后，探头出现杂散的紫色火花，如遇漏孔，杂散火花变成一束明亮的光柱， 并在漏孔处出现亮点。
对于金属系统或真空度高于0.1Pa的玻璃系统，不能使用高频电火花真空测定 仪来检漏。这时可用酒精、丙酮、甲醇等挥发性液体涂在怀疑有漏孔处，遇 上漏孔时，挥发气体进入系统，系统的真空度会突然下降，这是漏孔相对较大 时的方法。对特别微小的漏隙，如在高真空系统，能达到高真空但达不到设计 要求，这时可采用静态升压法，但此法也只能判断是否漏气，不能确定漏气的 部位。Βιβλιοθήκη 高真空的获得和测量实验内容
物理真空中静电场优秀课件
E 2的 矢 量 式 为
E 2 ( 3 . 6 c i 3 o . 6 s j ) s i ( 3 . 2 n i 1 . 6 j ) N / C
生的电场dE 的大小，图示出方向
b) 建坐标，将dE 向 各坐标轴投影，得 到分量表达式；
dEx cosdE
dEy cosdE
dq
r
dE
+
P
dE
1 4 πε0
dq r2
dEz cosdE
c) 投影积分，将dE 的分量值分别积分，得 到 P 点合场强的分量值；
Ex = dEx Ey = dEy Ez = dEz
物理真空中静电场
二 电场强度
1 试验电荷 点电荷 电荷足够小
2 电场强度
E
F
q0
Q
场源电荷
试验电荷
q0
F
E
F
q0
定义: 单位正试验电荷所受的电场力
单位: NC1,Vm1
பைடு நூலகம்
和试验电荷无关
电荷q受电场力:
FqE
Q
场源电荷
试验电荷
q0
F
三 点电荷电场强度
F
1 4πε0
Qq0 r2
er
y
q 2 2.0109C
1m
x
q1
1.0109C
2m
P
解 q 1 在 P 点 所 激 发 的 场 强
E1
q1 4 0 r1 2
9 .0 10 9 1 .0 10 9 2.0 2
2 .3 N/C
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• 现代科学认为真空并不意味着一无所有， 真空是由正电子和负电子旋转波包组成的 系统。
• 量子真空是一个非常活跃的空间，它充满 时隐时现的粒子和在零点线值上涨落的能 量场。
• 零点能的设想来自量子力学中的海森堡测 不准原理，即不能同时测得任意粒子的动 量和位置。
• 因此，当温度降低到0K时，粒子仍会振动
• 1948年卡西米尔在波尔的指点下, 根据腔量子电动力学的理 论成功利用零点能引出了卡西米尔力。卡西米尔效应的物 理本质就是由于各种导体表面的存在而引起自由空间内零 点震荡的变化, 进而导致该空间内零点能的变化 。
• 卡西米尔认为, ，真空中充满着各种波长的粒子。如在真空 中采用两块靠得很近的金属板，排除掉较长波长的光子， 金属板外较多的波(较多光子)就会使两板有靠近的趋势。而 一旦它们靠得更近，两者之间产生的吸力就会更强。当然 ，卡西米尔力是很微弱的，它不会比一颗尘埃落到极板上
1998年，美国Los Alamos 国家实验室的科学家 Steven Lamoreaux最先实 现了对卡西米尔作用力
的测量。他的装置比卡 西米尔本人于1948年提 出的设想复杂，由2根镀 金石英棒和1个镀金球组 成。安装时它们十分靠
近，所获得的卡西米尔
力使吊在金属丝上的一 根石英棒扭转。Steven Lamoreaux测量了使石英
零点能的效应
• 一些人认为, 零点能来自所有各种类型的力场, • 包括电磁场、引力场和核力场, 并通过几种方
式表现出来。一种方式是兰姆位移, 即受激原 子发出的光的频率的轻微改变; 另一种形式是 电子和光学仪器中可纪录到的一类特殊的不可 避免的电平噪声。 • 最为明显的是卡西米尔效应。
卡西米尔效应
存在。 • 4. 零点能在物理上存在, 但太微弱, 不能作为真正的能源。 • 5. 零点能在物理上表现为能量很高的涨落, 但无法提取, 因
为它们是随机地处处存在的。 • 6. 零点能是开放非线性系统的混沌的表现。在一定条件下
可以表现出自组织行为, 因而可以作为能源。
提取真空零点能
• 大部分物理学家认为不能提取零点能, 因为 零点能是一种随机的电磁振荡。
关于零点能不同的观点
• 关于零点能的争论有不同的观点, 这些争论形成了关于零 点能的许多不同的学派。Mo ra y B. King总结出了如下几种 :
• 1. 量子物理是错的。量子事件可以通过自场作经典的解释 , 零点能不存在。
• 2. 相对论是错的。有一个类似于物质的以太存在。 • 3. 量子物理是对的, 但零点能只是理论上的产物, 并不真正
。
一种利用零点能的微型推进器设 计
• 理论依据：两平行导电金属板之间Casimir 力理想状态下，相距d的两平行导电金属板 之间的零点能为：
单位面积上的卡西米尔力为： 对于两平行平面，如果两板之间的距离从小 间 距口变化到大间距b时，那么卡西米尔力所 做的功：
• 设计模型
在一块金板上刻出一系列的矩形腔阵列作
• 根据热力学第二定律, 是不能从随机的电磁 振荡中提出能量的。而Mo ra y B. King 坚持 认为零点能是可以提取的, 并在这方面做了 大量的工作。
• King 认为, 在一定的条件下, 由于挠场相干 等原因, 可以使随机的背景电磁场产生自组 织, 从而提出零点能。并试图利用这一理论
一旦真空零点能可以被顺利提 取和转化，能源危机将不再是 问题。下面是一些初步的应用
为推进器的基座，其可以沿光滑平面导轨 做水平运动，在基座上距离为d。的地方放 置图示缸体，缸体中的平板活塞可以沿缸 孔作上下运动。
• 工作过程如下：初始位置如上图所示，此时矩 形腔正对活塞，使得活塞在向上的卡西米尔力 的作用下向上做加速运动，产生推力，卡西米 尔力做正功，卡西米尔力减小为零时，通过微 系统控制基座向左或向右水平移动￡。，此时 活塞正对的是基座上的平面，活塞和基座之间 产生相互吸引的卡西米尔力，活塞向下加速运 动，卡西米尔力还是做正功，当活塞到达下止 点时，微系统控制基座向右或向左移动 。效应与提取零 点能
• 朱国华 丁建宁 杨继昌，利用真空零点 能进行量子微型推进技术的研究
• 朱国华, 丁建宁, 杨继昌，应用卡西米尔力 实现真空“ 零点能”的利用研究
The end
• 在此过程中，卡西米尔力做的功 上式两项都为正，即在运动中卡西米尔力都 是做正功，从而实现对零点能的有效提取。 • 将这样的推进器集成系统并联到飞行器的动 力装置中可以作为辅助动力源，直接产生机 械能，参与飞行器的动力补偿甚至作为微型 飞行器的动力源，也可以将微型推进器的活 塞杆和压电材料相连转变成电能，从而为飞 行器内部控制系统提供工作电源。