真空技术基础.ppt

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1、真空技术基础德莫.克利特（约在公元前460-370年，大哲学家）认为世界的本源应是由原子和虚无组成，且原子在虚无中做永恒的运动亚里士多德（约在公元前384-322年，大哲学家）则认虚无绝不可能存在，空间必须有物质才能够相互作用，所以空间决不会虚无到没有任何物质存在托里拆力试验十七世纪用抽水泵它来排除矿井中的积水，无法将水抽到10米以上的高度伽利略（1564－1642）物理學家、數學家、天文學家及哲學家“真空力”托里拆力（1608～1647）物理学家、数学家水银真空试验辈尔梯数学家、天文学家水真空试验

2、（当时未成功）托里拆力试验在20世纪初，真空技术获得了飞速发展，被广泛应用于军事及民用领域。同样，真空技术也是薄膜制备的基础。本章将对真空的基本知识、真空的获得、真空的测量等基础知识进行介绍。几个基本概念：真空：气体分子数量低于大气压状态的空间。但不是完全空的。真空术语：本底真空度：全密封真空腔体内抽空时的气压。工作真空度：实验或工艺过程中所必需的气体压力。极限真空度：没有漏气和内壁脱气条件下，真空泵所能达到的最低气压。真空规：测量真空中气压的仪表或传感器。真空度单位：气压的单位。真空度就是真空中的

3、气压。真空度的测量就是气压的测量。表1几种压强单位的换算关系单位帕（Pa）托（torr）毫巴（mba）标准大气压（atm）1Pa17.5×10-31×10-29.87×10-61torr133.311.3331.316×10-31mba1000.7519.87×10-41atm1.013×1057601.013×1031第一节、真空的基本知识一、表示真空程度的单位二、真空区域的划分粗真空低真空高真空超高真空极高真空粘滞流粘滞流分子流分子流气体吸附：固体表面捕获气体分子的现象物理吸附：没有选择性、主要

4、靠分子之间的吸引力、容易发生脱附、一般只在低温下发生化学吸附：在较高温度下发生、不容易脱附，只有气体和固体表面原子接触生成化合物才能产生吸附作用。气体脱附：是吸附的逆过程。影响因素:气体压强、固体温度、固体表面吸附的气体的密度和固体本身的性质（如表面光滑度、清洁度等）、以及电吸附、化学吸附作用的影响。三、固体对气体的吸附及气体的脱附表1-2几种常用真空泵的工作压强范围真空泵工作压强/Pa104102110-210-410-610-810-10气体传输旋片机械泵复合分子泵扩散泵气体捕获无油泵钛升华泵分

5、子筛吸附泵溅射离子泵低温泵第二节、真空的获得说明：由于不同泵种的工作压力范围不同，实际运用中为达一定的真空度，将两种或以上的真空泵组合起来形成真空泵机组。机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的体积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀，从而获得真空的装置。它可以直接在大气压下开始工作，极限真空度一般为1~1×10-2Pa，抽气速率与转速及空腔体积V的大小有关，一般在每秒几升到每秒几十升之间。一、旋片式机械真空泵旋片式机械泵通常由转子、定子、旋片等结构构成。偏心转子置于定子的圆柱形空腔内切位置上，空腔

6、上连接进气管和出气阀门。转子中镶有两块旋片，旋片间用弹簧连接，使旋片紧压在定子空腔的内壁上。转子的转动是由马达带动的，定子置于油箱中，油起到密封、润滑与冷却的作用。工作原理：当转子顺时针转动时，空气由被抽容器通过进气管被吸入，旋片随着转子的转动使与进气管相连的区域不断扩大，而气体就不断地被吸入。当转子达到一定位置时，另一旋片把被吸入气体的区域与被抽容器隔开，并将气体压缩，直到压强增大到可以顶开出气口的活塞阀门而被排出泵外，转子的不断转动使气体不断地从被抽容器中抽出。特点与使用：单独使用或用作其他泵的

7、前级泵，低真空系统。缺点：油污染附：干泵涡轮分子泵二、复合分子泵多级叶片连续压缩保证了高抽速（1000l/s)牵引分子泵结构简单转速较小压缩比大复合式分子泵涡轮分子泵抽气能力高牵引分子泵压缩比大极限真空度：10-1~10-8Pa三、低温泵工作原理：依靠气体分子在低温条件下自发凝结或被其他物质表面吸附的性质对气体分子的去除，进而获得高真空的装置。真空度依赖于低温度，吸附物质的表面积和吸附气体的种类等。两级制冷机冷头通过法兰直接插入到泵壳内。屏蔽板及入口障板与制冷机一级冷头相连，工作温度在70～80K。

8、屏蔽板除可以冷凝抽除水及二氧化碳等，主要是为低温抽气板提供隔热屏蔽。屏蔽板顶端或侧壁装有障板，向着低温板的一面涂（镀）黑，外面镀银抛光，用以降低二级冷头的热负荷。主抽气低温板用铟垫片连接到制冷机二级冷头上，外表面镀银抛光，内壁粘活性炭。低温板工作温度低于20K（通常为14～15K），能大量冷凝吸附除氢、氦、氖以外的其他常见气体。低温活性炭用以吸附氢、氦、氖等难凝气体。极限真空度：10-1~10-8Pa附：罗茨泵扩散泵是利用气体扩散现象来抽气的，它不能直接在大气压下工作