2010真空的获得和测量 实验报告

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1、真空的获得与测量摘要真空技术主要包括真空获得、测量及检漏。对于不同的真空范围，分别采用不同的仪器设备。本实验用机械泵与扩散泵串联而成的高真空机组来获得真空，由复合真空计测量被抽容器所能达到的真空度。高频火花探漏器可用以判断非金属部件是否漏气，并可粗略地估计一定的真空范围。关键字真空的获得真空的测量真空检漏引言“真空”泛指低于一个大气压的气体状态。目前，真空技术在近代尖端科学技术，如高能粒子加速器、大规模集成电路、表面科学、薄膜技术、材料工艺和空间技术等工作中都占有关键的地位，在一般工业生产中的应用则种类繁多，包括化学工业，医学工业，制盐制糖工业，食品工业，电子工业等。超高真空还促进了

2、半导体器件、大规模集成电路和超导材料、纳米材料等的发展。为了了解真空技术的基本知识，掌握高真空的获得和测量的基本原理和方法，我们进行真空技术的基本功训练。正文一、真空技术的发展1643年，意大利物理学家托里拆利发现，真空和自然空间有大气和大气压力存在。　　1650年，德国的盖利克制成活塞真空泵。1654年，他在马德堡进行了著名的马德堡半球试验，这个试验证明，空间有大气存在，且大气有巨大的压力。　　19世纪中后期，英国工业革命的成功，促进了生产力和科学实验发展，同时也推动了真空技术的发展。1850年和1865年，先后发明了汞柱真空泵和汞滴真空泵，从而研制成了白炽灯泡（1879）、阴极射

3、线管（1879）、杜瓦瓶（1893）和压缩式真空计（1874）。压缩式真空计的应用首次使低压力的测量成为可能。　　20世纪初，真空电子管出现，促使真空技术向高真空发展。1935～1937年发明了气镇真空泵、油扩散泵和冷阴极电离计。这些成果和1906年制成的皮拉尼真空计至今仍为大多数真空系统所常用。　　1940年以后，真空应用扩大到核研究（回旋加速器和同位素分离等）、真空冶金、真空镀膜和冷冻干燥等方面，真空技术开始成为一个独立的学科。第二次世界大战期间，原子物理试验的需要和通信对高质量电真空器件的需要，又进一步促进了真空技术的发展。二、真空技术的应用真空的应用范围极广，主要分为低真空、

4、中真空、高真空和超高真空应用。低真空是利用低（粗）真空获得的压力差来夹持、提升和运输物料，以及吸尘和过滤，如吸尘器、真空吸盘。　　中真空一般用于排除物料中吸留或溶解的气体或水分、制造灯泡、真空冶金和用作热绝缘。如真空浓缩生产炼乳，不需加热就能蒸发乳品中的水分。　　高真空可用于热绝缘、电绝缘和避免分子电子、离子碰撞的场合。高真空中分子自由程大于容器的线性尺寸，因此高真空可用于电子管、光电管、阴极射线管、XlocatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1

5、ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame射线管、加速器、质谱仪和电子显微镜等器件中，以避免分子、电子和离子之间的碰撞。这个特性还可应用于真空镀膜，以供光学、电学或镀制装饰品等方面使用。　　外层空间的能量传输与超高真空中的能量传输相似，故超高真空可用作空间模拟。在超高真空条件下，单分子层形成的时间长（以小时计），这就可以在一个表面尚未被气体污染前，利用这段充分长的时间来研究其表面特性，如摩擦、粘附和发射等。三、真

6、空的获得利用机械泵的机械旋转产生吸气和排气过程，以获得真空。常用的是旋片式机械泵，它由定子、转子、旋片、弹簧等组成。旋片式机械泵是一种油封式机械真空泵。其工作压强最低能够达到10-1，属于低真空泵。它可以单独使用，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。其主要结构见下图：油扩散泵能比机械泵获得更高的真空度，它的工作压力范围是10-1~10-6Pa，起始压强正好是机械泵的极限压强。因此油扩散泵通常要利用机械泵作为前级泵，将真空度抽到10-1Pa后才能打开油扩散泵。油扩散泵是利用气体的扩散性质制作的，油扩散泵主要由泵体、扩散喷嘴、蒸气导管、油锅、加热器、扩散器、冷却系统和喷射喷嘴等部

7、分组成。当油扩散泵用前级泵预抽到低于1Pa真空时,油锅可开始加热。沸腾时喷嘴喷出高速的蒸气流，热运动的气体分子扩散到蒸气流中，与定向运动的油蒸汽分子碰撞。气体分子因此而获得动量，产生和油蒸气分子运动方向相同的定向流动到前级，油蒸气被冷凝释出气体分子，即被前级泵抽走而达到抽气目的。由于机械泵工作时由电动机动力维持抽气口和排气口的压强差，一旦停止工作，排气口的大气压将把真空泵油压到定子腔中，造成返油事故。因此，机械泵停止工作后必须使抽气口与大气相通，使泵的进气