高真空度的獲得與測(cè)量課件

高真空度的獲得與測(cè)量高真空度的獲得與測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握一種高真空的獲得與測(cè)量方法。2.了解高真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及各部件的作用。3.熟悉火花檢漏器的使用及對(duì)真空度的估計(jì)方法。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握一種高真空的獲得與測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)原理壓強(qiáng)在0.1~0.00001Pa內(nèi)的系統(tǒng)稱高真空系統(tǒng)。一般的高真空系統(tǒng)由被抽容器、油封旋片式機(jī)械真空泵、油擴(kuò)散泵、真空閥門和連通管道串聯(lián)組成。以電阻真空計(jì)，電離真空計(jì)和火花檢漏器組成測(cè)量?jī)x器。下面對(duì)抽氣系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器作簡(jiǎn)要介紹二、實(shí)驗(yàn)原理壓強(qiáng)在0.1~0.00001Pa內(nèi)的系統(tǒng)稱高真1.抽氣系統(tǒng)本實(shí)驗(yàn)由油封旋片式機(jī)械泵和油擴(kuò)散泵組成機(jī)械泵——油擴(kuò)散泵系統(tǒng)以獲得高真空。1.抽氣系統(tǒng)本實(shí)驗(yàn)由油封旋片式機(jī)械泵和油擴(kuò)散泵組成①油封旋片式機(jī)械真空泵極限壓強(qiáng)一般為0.1帕，主要用來獲得低真空，為油擴(kuò)散泵提供一個(gè)前置真空。工作原理：利用機(jī)械的方法，使轉(zhuǎn)子在腔體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，周期性地改變泵內(nèi)吸氣空腔的容積，使被抽容器中的氣體不斷膨脹從而被抽走的。常見故障：油被有機(jī)蒸汽或水汽嚴(yán)重沾污，機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的磨損，轉(zhuǎn)動(dòng)軸漏油，密封油逐漸減少等，會(huì)使極限真空降低。①油封旋片式機(jī)械真空泵極限壓強(qiáng)一般為0.1帕，主要用來獲得②油擴(kuò)散泵主要用來獲得高真空，它是本系統(tǒng)的主泵。油擴(kuò)散泵工作時(shí)要求一定的前置真空一般為0.1帕量級(jí)，本實(shí)驗(yàn)由機(jī)械泵提供，其次是要有適當(dāng)?shù)募訜釡囟?，以保證足夠的工作蒸汽密度和流速，否則將不能有效地抽氣。但是，也不能太高，加熱太高會(huì)引起油的分裂，影響極限真空度及抽速。常見故障：油的質(zhì)量不高，油長(zhǎng)期使用被沾污，冷卻水流量太小，加熱電爐斷路等。②油擴(kuò)散泵主要用來獲得高真空，它是本系統(tǒng)的主泵。油擴(kuò)散泵工2.實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器本實(shí)驗(yàn)用測(cè)量?jī)x器有：火花檢漏器，電阻真空計(jì)和電離真空計(jì)。火花檢漏器和電阻真空計(jì)用于測(cè)量低真空（極限壓強(qiáng)在0.1帕以上）電離真空計(jì)用于測(cè)量高真空。下面對(duì)測(cè)量?jī)x器作分別介紹2.實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器本實(shí)驗(yàn)用測(cè)量?jī)x器有：火花檢漏器，電阻真①火花檢漏器是一種在玻璃系統(tǒng)中初級(jí)的廣泛應(yīng)用的估計(jì)真空度的簡(jiǎn)單方便的工具，火花檢漏器是一種小功率的高頻火花振蕩器。當(dāng)其接通電源后，將在輸出電極附近形成強(qiáng)烈的高頻電場(chǎng)，在空氣中產(chǎn)生火花放電。當(dāng)此電極移近玻動(dòng)真空系統(tǒng)時(shí)，將引起真空系統(tǒng)內(nèi)的殘余氣體產(chǎn)生高頻放電?？梢愿鶕?jù)以上的放電顏色和形狀，粗略地估計(jì)真空系統(tǒng)中真空度的數(shù)量級(jí)。①火花檢漏器是一種在玻璃系統(tǒng)中初級(jí)的廣泛應(yīng)用的估計(jì)真空度的放電的顏色和形狀以及壓強(qiáng)的關(guān)系P（壓強(qiáng)、量級(jí)）

放電顏色大氣壓

無色104~103帕

紫色

線狀103~102帕

紫紅色

線狀102~102帕

深紅色

分散10~1帕

粉紅色

分散1~帕

淡蘭色

分散<0.1帕

極淡蘭色

分散≤0.02帕

顏色消失

玻壁上有螢光放電的顏色和形狀以及壓強(qiáng)的關(guān)系P（壓強(qiáng)、量級(jí)）放電顏?zhàn)⒁馐马?xiàng)：①火花不要長(zhǎng)期停留于玻璃壁的某一點(diǎn)，特別是在那些燒接的地方，以免打穿玻璃壁；②不要用手觸及其電極，以免燒傷；③不要將火花靠近易燃物品；④不得連續(xù)放電5秒以上，間歇時(shí)間不得少于5秒鐘，連續(xù)使用不得超過10分在發(fā)熱時(shí)應(yīng)停止工作。注意事項(xiàng)：②電阻真空計(jì)工作原理：在低壓強(qiáng)時(shí)，電阻規(guī)利用氣體分子的熱傳導(dǎo)，在高壓強(qiáng)時(shí)利用氣體分子的對(duì)流傳導(dǎo)特性，使得電阻規(guī)的電阻隨所測(cè)系統(tǒng)的壓強(qiáng)變化而變化。電阻與壓強(qiáng)的變化是一種非線性關(guān)系，再經(jīng)微機(jī)處理A/D轉(zhuǎn)換，非線性運(yùn)算，最后送顯示器顯示。②電阻真空計(jì)工作原理：注意事項(xiàng)：①零點(diǎn)校準(zhǔn)：當(dāng)真空度高于

帕?xí)r（可由電離規(guī)監(jiān)測(cè)）調(diào)節(jié)“ZERO”零點(diǎn)電位器，使其顯示1.0E—1②滿度校準(zhǔn)：大氣狀態(tài)時(shí)，調(diào)整“F·S”滿度電位器，使其顯示1.0E5③電阻規(guī)故障判斷注意事項(xiàng)：③電離真空計(jì)工作原理：當(dāng)電離規(guī)管燈絲加熱發(fā)射電子，電子經(jīng)加速后與氣體分子碰撞而使氣體電離，正離子被收集極吸收，離子流與壓強(qiáng)的關(guān)系為Ii=KPIe式中：K—規(guī)管靈敏度 Ii—離子電流 Ie—電子電流 P—壓強(qiáng)③電離真空計(jì)工作原理：注意事項(xiàng)：系統(tǒng)真空度高于1帕，電離計(jì)自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，并顯示真空度①發(fā)射電流檢測(cè)：按下“電離”按鈕，此時(shí)顯示發(fā)射值真空度低于0.1帕，發(fā)射電流為100μA真空度高于0.1帕，發(fā)射電流為1mA②規(guī)管去氣：當(dāng)真空度高于0.1帕?xí)r，可對(duì)規(guī)管去氣，按下“去氣”按鈕，規(guī)管開始去氣，并顯示去氣時(shí)間。若需中止去氣，則按下“電離”按鈕，此時(shí)重新進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。注意事項(xiàng)：三、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及使用方法本實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)多用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，擴(kuò)散泵——機(jī)械泵組用來獲得高真空。M1和M2分別為電阻真空規(guī)管和電離真空規(guī)管，用來進(jìn)行真空測(cè)量。凡爾（Valve）V1作為擴(kuò)散泵與機(jī)械泵的接通或分離用，V5是用來對(duì)系統(tǒng)放氣，V2通向粗管導(dǎo)，U1為被抽容器。V3~V7在本實(shí)驗(yàn)中不用。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為全玻璃系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)過程中必須注意不能碰撞系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動(dòng)各個(gè)凡爾時(shí)要轉(zhuǎn)而慢、防止炸裂。三、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及使用方法本實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)多用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行，系統(tǒng)多用真空系統(tǒng)示意圖多用真空系統(tǒng)示意圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1.詳細(xì)觀察真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，了解每一部件的作用及氣流的通路；2.接通水源、關(guān)閉凡爾V2，將V5打通，放大氣入系統(tǒng)后關(guān)閉V5，將V2轉(zhuǎn)向與粗導(dǎo)連通，打開真空計(jì)電源，然后將V1旋向擴(kuò)散泉方向，啟動(dòng)機(jī)械泵將系統(tǒng)由大氣開始抽氣，在抽氣過程中，不時(shí)利用火花檢漏器激起放電，觀察放電顏色和形狀以及與之對(duì)應(yīng)的真空計(jì)所測(cè)壓強(qiáng)的關(guān)系；3.系統(tǒng)達(dá)到擴(kuò)散泵所需前置真空后，即可開始加熱油擴(kuò)散泵；4.當(dāng)觀察到油擴(kuò)散泵油開始沸騰，儀器自動(dòng)，打開電離真空計(jì)部分的電源，用電離真空計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的真空度；當(dāng)系統(tǒng)真空度高于

0.01帕后，對(duì)規(guī)管進(jìn)行除氣。5.去氣完畢后，實(shí)驗(yàn)即告結(jié)束，結(jié)束的步驟與啟動(dòng)時(shí)的相反，即首先關(guān)閉真空計(jì)電源，關(guān)閉V2，停止擴(kuò)散泵加熱，當(dāng)油擴(kuò)散泵油冷卻后，關(guān)閉低真空部分凡爾V1，停止機(jī)械泵工作，最后關(guān)掉冷卻水。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.詳細(xì)觀察真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，了解每一部件的作用五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的基本內(nèi)容1.實(shí)驗(yàn)名稱、目的和任務(wù)；2.繪出與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的真空系統(tǒng)部分；3.實(shí)驗(yàn)中機(jī)械泵、擴(kuò)散泵所達(dá)到的極限壓強(qiáng)各為多少；4.寫出