真空與真空鍍膜技術(shù)簡介

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1、真空與真空鍍膜技術(shù)簡介一.真空技術(shù)入門真空：低于一個大氣壓的氣體狀態(tài)。1643年，意大利物理學(xué)家托里拆利(E.Torricelli)首創(chuàng)著名的大氣壓實驗，獲得真空。自然真空：氣壓隨海拔高度增加而減小，存在于宇宙空間。人為真空：用真空泵抽掉容器中的氣體。真空量度單位n1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mmHg=760(Torr)5n1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.013x10Pan1Torr=133.3Pa真空區(qū)域的劃分目前尚無統(tǒng)一規(guī)定，常見的劃分為：粗真空105?103pa(760?10Torr)低真空103?10?1pa(10?10?3Torr)高真

2、空10?1?10?6pa(10?3?10?8Torr)超高真空10?6?10?10pa(10?8?10?12Torr)極高真空?10?10pa(?10?12Torr)真空技術(shù)的應(yīng)用電子技術(shù)、航空航天技術(shù)、加速器、表面物理、微電子、材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)、化工、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活等各個領(lǐng)域。二.真空獲得—真空泵n1654年，德國物理學(xué)家葛利克發(fā)明了抽氣泵，做了著名的馬德堡半球試驗。原理：當(dāng)泵工作后，形成壓差，p1>p2，實現(xiàn)了抽氣。真空泵的分類氣體傳輸泵:是一種能將氣體不斷地吸入并排出泵外以達(dá)到抽氣目的的真空泵，例如旋片機(jī)械泵、油擴(kuò)

3、散泵、渦輪分子泵。氣體捕集泵:是一種使氣體分子短期或永久吸附、凝結(jié)在泵內(nèi)表面的真空泵，例如分子篩吸附泵、鈦升華泵、濺射離子泵、低溫泵和吸氣劑泵。真空泵的主要參數(shù)n抽氣速率:定義為在泵的進(jìn)氣口任意給定壓強(qiáng)下，單位時間內(nèi)流入泵內(nèi)的氣體體積?VS??tP?P1Q或表示為：S?P其中，Q為單位時間內(nèi)流入泵的氣體量。泵的抽氣速率S并不是常數(shù)，隨P而變。pn極限壓強(qiáng)u(極限真空)n最高工作壓強(qiáng)pmn工作壓強(qiáng)范圍（pu?pm）泵能正常工作的壓強(qiáng)范圍n幾種常用真空泵的工作壓強(qiáng)范圍旋片機(jī)械泵105?10?2pa吸附泵105?10?2pa擴(kuò)散泵

4、100?10?5pa渦輪分子泵101?10?8pa濺射離子泵100?10?10pa低溫泵10?1?10?11pa幾種常用真空泵的工作原理1.旋片機(jī)械泵n工作過程是：吸氣—壓縮—排氣。n定子浸在油中起潤滑，密封和堵塞縫隙的作用。n主要參量是：抽速和極限壓強(qiáng)。n由于極限壓強(qiáng)較高，常用做前級泵(預(yù)抽泵)。旋片式機(jī)械泵2.油擴(kuò)散泵n是：油蒸發(fā)—噴射—凝結(jié)，重復(fù)循環(huán)n由于射流具有工作過程高流速(約200米/秒)、高密度、高分子量(300—500)，故能有效地帶走氣體分子。n擴(kuò)散泵不能單獨使用，一般采用機(jī)械泵為前級泵，以滿足出口壓強(qiáng)(最

5、大40Pa)，如果出口壓強(qiáng)高于規(guī)定值，抽氣1.水冷套；2.噴油嘴；3.導(dǎo)流管；4.泵殼；5.加熱器作用就會停止。3.渦輪分子泵n工作過程是：高速旋轉(zhuǎn)葉片(30000轉(zhuǎn)/分)—對氣體分子施以定向動量—壓縮—排氣。n優(yōu)點：無油，潔凈，啟動快，制動快，可忍受大氣沖擊。n缺點：由于高速旋轉(zhuǎn)，不能在磁場中使用，否則會產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致葉輪發(fā)熱、變形等嚴(yán)重后1.動葉輪；2.泵殼；3.渦輪排；果，對氫氣等輕質(zhì)氣體4.中頻電動機(jī)；5.底座；6.出氣口法蘭；抽速較小，價格昂貴。7.潤滑油池；8.靜葉輪；9.電機(jī)冷卻水管.三.真空的測量—真空計1.

6、絕對真空計直接測量真空度的量具，如U型計、壓縮真空計(麥克勞真空計)。壓縮型真空計U型計測量范圍：103～10-3Pa測量范圍：105～10Pa2.相對真空計直接測量與壓強(qiáng)有關(guān)的物理量，再與絕對真空計相比較進(jìn)行標(biāo)定的真空計。2.1熱偶真空計(熱傳導(dǎo)真空計)P??Q??T?????mV?測量范圍：100—10-1Pa測量下限：熱絲溫度較高，氣體分子熱傳導(dǎo)很小，熱絲引線本身的熱傳導(dǎo)和熱輻射引起的熱量減小占主導(dǎo)地位，這兩部分與壓強(qiáng)無關(guān)。熱電偶規(guī)管及其電路原理2.2熱陰極電離真空計原理：電子與氣體分子碰撞引起分子電離，形成電子和正離

7、，電子最終被加速極收集，正離子被收集極接收形成離子流：I+=kIep=cp其中，k稱為電離計的靈敏度，是單位電子電流、單位壓強(qiáng)下的離子流。測量范圍：1.33×10-1～1.33×10-5Pa測量下限：高速電子打到加速極G→G產(chǎn)生軟x射線→軟x射線射向收集極c→收集極c產(chǎn)生光電發(fā)射→產(chǎn)生電子流Ix→Ix與I+方向相反，與壓強(qiáng)無關(guān)。電離規(guī)管電離計線路圖理論解釋：I??kIp?I?kIp?kIexexeI?k????k?x?pIe?p?I?當(dāng)p較高時，kx/p<>k，此時?kIxeI?

8、與壓強(qiáng)無關(guān)2.3B—A真空計(超高真空熱陰極電離計)50年代初，Bayard和Alpert經(jīng)過改進(jìn)電離規(guī)，減小光電流，減小受照面積，制成B-A規(guī)，收集極面積減小了100—1000倍，測量下限也降低100—1000倍。Ф0.2mm的鎢絲測量下限可達(dá)10-8~10-9paФ4μm的鎢絲測量下限