《真空技術(shù)基礎(chǔ)》課件2

真空技術(shù)基礎(chǔ)歡迎來到《真空技術(shù)基礎(chǔ)》課程。本課程將帶您深入了解真空技術(shù)的核心概念、應用和重要性。讓我們一起探索這個fascinating的科技領(lǐng)域。1.緒論真空技術(shù)概述真空技術(shù)是現(xiàn)代科技的重要基礎(chǔ)之一，涉及多個領(lǐng)域的應用。課程內(nèi)容預覽本課程將系統(tǒng)介紹真空的概念、產(chǎn)生、測量及系統(tǒng)構(gòu)建等核心知識。學習目標掌握真空技術(shù)的基本理論和實際應用，為進一步研究奠定基礎(chǔ)。1.1什么是真空真空定義真空是指氣壓低于大氣壓的空間。完全真空指不含任何物質(zhì)的空間，實際中難以實現(xiàn)。相對概念真空是相對概念，根據(jù)不同應用領(lǐng)域，對真空度的要求也不同。從低真空到超高真空，各有特點。1.2真空技術(shù)的重要性1科研突破為尖端科學研究提供必要環(huán)境2工業(yè)生產(chǎn)提高產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化制造工藝3環(huán)境保護減少污染，提高能源利用效率4日常生活改善生活品質(zhì)，推動技術(shù)進步1.3真空技術(shù)的應用領(lǐng)域半導體產(chǎn)業(yè)芯片制造、薄膜沉積等過程中廣泛應用真空技術(shù)。航空航天模擬太空環(huán)境，測試航天器性能?？茖W研究粒子加速器、電子顯微鏡等設(shè)備依賴真空環(huán)境。工業(yè)制造真空鍍膜、真空包裝、真空冷凍干燥等工藝。2.真空的概念與單位基本概念了解壓力和真空的定義及關(guān)系。單位系統(tǒng)掌握真空度的常用單位及轉(zhuǎn)換方法。真空等級認識不同等級真空的特征和應用。2.1壓力和真空的基本概念壓力定義單位面積上的垂直作用力。標準大氣壓為101.325kPa。真空定義壓力低于標準大氣壓的狀態(tài)。壓力越低，真空度越高。絕對壓力相對于完全真空的壓力。真空度常用絕對壓力表示。表壓相對于大氣壓的壓力。負表壓表示真空狀態(tài)。2.2真空的單位及轉(zhuǎn)換單位名稱符號換算關(guān)系帕斯卡Pa1Pa=1N/m2毫米汞柱mmHg1mmHg≈133.322Pa托Torr1Torr≈133.322Pa巴bar1bar=10?Pa2.3常見真空度的等級1低真空10?Pa~102Pa，適用于真空包裝、真空吸盤等。2中真空102Pa~10?1Pa，用于真空鍍膜、電子管制造等。3高真空10?1Pa~10??Pa，應用于電子顯微鏡、粒子加速器等。4超高真空10??Pa~10??Pa，用于空間環(huán)境模擬、表面物理研究等。3.真空的產(chǎn)生1氣體分子運動了解分子運動規(guī)律2平均自由程掌握自由程概念3真空泵原理學習真空泵工作機制4實際應用探索真空產(chǎn)生技術(shù)3.1氣體分子的運動規(guī)律1布朗運動氣體分子做無規(guī)則熱運動，不斷碰撞。2壓力來源分子碰撞容器壁產(chǎn)生壓力，溫度越高，壓力越大。3速度分布分子速度服從麥克斯韋-玻爾茲曼分布。4動力學效應分子運動導致擴散、熱傳導等現(xiàn)象。3.2氣體分子的平均自由程定義氣體分子兩次碰撞之間平均行程距離。真空度越高，平均自由程越長。影響因素氣體壓力分子直徑溫度3.3真空泵的工作原理機械泵利用機械運動排出氣體，如旋片泵、羅茨泵。擴散泵利用高速蒸汽射流攜帶氣體分子，適用于高真空。低溫泵通過冷凝或吸附氣體分子，獲得超高真空。離子泵利用電離氣體分子并吸附，適用于超高真空。4.真空的測量基本原理了解真空計的工作原理。種類特點掌握常見真空計的特征。選擇校準學習真空計的選擇和校準方法。4.1真空計的基本原理機械原理利用壓力變化引起的機械形變，如U型管真空計。熱傳導原理基于氣體熱導率隨壓力變化，如皮拉尼真空計。電離原理利用氣體電離特性，如電離規(guī)真空計。分子流原理基于分子流動特性，如分子阻力真空計。4.2常見真空計的種類和特點真空計類型測量范圍(Pa)主要特點U型管真空計10?~103簡單可靠，精度低熱偶真空計103~10?1結(jié)構(gòu)簡單，響應快電離規(guī)10?1~10??高靈敏度，適用高真空電容膜片真空計10?~10?1精度高，可測腐蝕性氣體4.3真空計的選擇和校準選擇考慮因素測量范圍、精度要求、環(huán)境條件、成本等。校準方法標準真空計對比法、靜態(tài)膨脹法、動態(tài)流量法等。校準周期根據(jù)使用頻率和精度要求，定期進行校準。維護保養(yǎng)定期清潔、檢查電氣連接，保持良好工作狀態(tài)。5.真空系統(tǒng)的構(gòu)成真空腔室真空環(huán)境的主要容器，需考慮材料、結(jié)構(gòu)強度等。管路系統(tǒng)連接各組件，影響抽氣速度和真空度。密封連接確保系統(tǒng)氣密性，防止泄漏。系統(tǒng)設(shè)計綜合考慮功能、性能和經(jīng)濟性。5.1真空腔室和管路真空腔室材料選擇：不銹鋼、鋁合金等表面處理：電解拋光、化學清洗結(jié)構(gòu)設(shè)計：考慮強度和氣體釋放管路系統(tǒng)管徑選擇：影響抽氣速度管路布局：最小化壓力損失材料兼容性：避免污染和腐蝕5.2真空密封和連接靜態(tài)密封O型圈、金屬墊片等，用于固定連接處。動態(tài)密封磁流體密封、波紋管等，用于運動部件。法蘭連接標準化接口，便于拆裝和維護。焊接連接永久性連接，適用于高真空系統(tǒng)。5.3真空系統(tǒng)的設(shè)計要點1需求分析明確真空度要求、工藝過程和操作條件。2組件選擇選擇合適的泵、閥門、真空計等。3結(jié)構(gòu)優(yōu)化優(yōu)化腔室和管路布局，提高抽氣效率。4安全考慮設(shè)計安全聯(lián)鎖、過壓保護等措施。5成本控制平衡性能和經(jīng)濟性，選擇合理方案。6.真空系統(tǒng)的維護與優(yōu)化1日常檢查定期巡檢，及時發(fā)現(xiàn)問題2故障排除分析原因，快速解決故障3預防性維護計劃性保養(yǎng)，延長設(shè)備壽命4性能優(yōu)化持續(xù)改進，提高系統(tǒng)效率6.1真空系統(tǒng)的常見故障及排除故障現(xiàn)象可能原因排除方法抽氣速度慢泵性能下降檢查維修泵真空度不達標系統(tǒng)泄漏泄漏檢測修復壓力波動大閥門故障檢查更換閥門真空計讀數(shù)異常真空計故障校準或更換真空計6.2真空系統(tǒng)的定期檢查與保養(yǎng)1日常檢查觀察儀表讀數(shù)，聆聽異常聲音，檢查外觀。2周期性維護更換潤滑油，清潔過濾器，檢查電氣連接。3年度大檢全面檢查各組件，進行必要的更換和修理。