真空的获得与测量报告

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1、NhejiangZorm*Univcrsity学科论文题目：真空的获得与测量专业：物理学课程：近代物理实验教师：班级：姓名：2010年11月8H真空的获得与测量摘要：在真空实用技术中，真空的获得和测量是两个最垂要的方面，在一个真空系统中，真空获得的设备和测量仪器是必不可少的。廿前常川的真空获得设备主耍有旋片式机械真空泵、汕扩散泵、涡轮分子泵、低温泵等。真空测量仪器主要有U型真空计、热传导真空计、电离真空计等。随着电子技术和计算机技术的发展，各种真空获得设备向高抽速、高极限真空、无污染方向发展。各种真空测量设备与微型计算机相结合，具有数字显

2、示、数据打印、口动监控和自动切换量程等功能。低真空的应川主要涉及真空输送、真空过滤、真空成型、真空装卸、真空十燥及真空浓缩等，在纺织、粮食加工、矿山、铸造、医药等部门有着广泛的应用。本实验主耍是了解兹基本的真空系统的结构，尤其是低真空系统的结构，了解低真空的获得设备一机械泵以及热传导真空计、U型真空。关键词：真空泵，标准大气压，测量，真空计引言：真空是一种不存在任何物质的空间状态，是一种物理现象。在“真空”中，声音因为没有介质而无法传递，但电磁波的传递却不受真空的影响。事实上，在真空技术里，真空系针对大气而言，一特定空间内部Z部份物质被排

3、出，使其压力小丁•一个标准大气压，则我们通称此空间为真空或真空状态。1真空常用帕斯卡（Pascal）或托尔（Torr）做为压力的单位。目前在自然环境里，只有外太空堪称最接近真空的空间。正文：首先，我们来了解真空是如何获得的。然后阐述实验步骤，接着进行误差分析，最后再进行总结。一、实验原理1、真空的获得真空的获得是由真空泵來完成的。一•般真空实验室经常使用的是机械泵和扩散泵，川于超高真空的是钛升华泵和低温泵。真空泵的基本原理：当泵工作后，形成压差，门〉力，实现了抽气。其空泵'按其工作机理可分为排气型和吸气型两大类.排气型真空泵是利用内部的各

4、种压缩机构，将被抽容器中的气体压缩到排气口，而将气体排出泵体之外，如机械泵、扩散泵和分子泵等.吸气型真空泵则是在封闭的真空系统屮，利川各种表而（吸气剂）吸气的办法将被抽空间的气体分子长期吸着在吸气剂表面上，使被抽容器保持真空，如吸附泵、离子泵和低温泵等.真空泵的主要性能可有下列指标衡量：（1）极限真空度：无负载（无被抽容器）时泵入口处可达到的最低压强（最高真空度）（2）抽气速率：在一定的温度与压力下，单位吋间内泵从被抽容器抽出气体的体积，单位（升/秒）（3）启动压强：泵能够开始正常工作的最高压强.①机械泵机械泵2是运用机械方法不断地改变泵

5、内吸气空腔的容积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空的泵。机械泵的种类很多，目前常用的是旋片式机械泵。进％CK接至彼抽系统〉进气逮网排气岡转旋片工作塞定子油气分戾畫油标放柚闫旋片式机械泵的结构它山一个定子、一个偏心转子、旋片、弹簧纽成。定子为一圆柱形空腔，空腔上装着进气管和出气阀门，转子顶端保持与空腔壁相接触，转子上开有杷I,槽内安放了由弹簧连接的两个刮板.当转子旋转时，两刮板的顶端始终沿看空腔的内壁滑动.为了保证机械泵的良好密封和润滑，排气阀浸在密封油里以防止大气流入泵中。油通过泵体上的缝隙、油孔及排气阀进入泵腔，使泵腔内所有的

6、运动表面被油覆盖，形成了吸气腔与排气腔Z间的密封。同时，油还充满了泵腔内的一切有害空间，以消除它们对极限真空的影响。工作吋，转子沿着箭头所示方向旋转吋，进气口方而容积逐渐扩大而吸入气体，同吋逐渐缩小排气口方而容积将已吸入气体压缩从排气口排；I;。当机械泵对体积为v的容器抽气时，因泵旋转一周所抽出气体体积为泵的工作体积△#,使被抽体积u増大了△#,设抽气前v中压强为P,转子旋转一周厉v中压强为巴，则右：PV=Pl(V+AV)所以，P{=p[—-—同理，设转子旋转二周后，容器V屮压强为B，则:P2=P胡亠丫U+AV；(VN第N周后，则有：

7、Pv=PIV+AV；若机械泵每分钟转〃转，则经/分钟后，N=nt,容器中的压强巴为：(y丫”Pf=Pzlu+w丿从上式可以看出，随着时间的延长，被抽容器中的压强逐渐减少，但实际工作中，山于机械泵油的饱和蒸气压（室温时）约为lO^Pa,以及泵的结构和泵的加工精度的限制，机械泵只能抽到一定的压强，此最低压强即为机械泵的“极限压强二一般为lO’Pa机械泵的抽气速率主要取决于泵的工作体积，在抽气过程中，随着机械泵进气口处压强的降低，抽气速率也逐渐减小，当抽到系统的极限床强时，系统的漏放气与抽出气体达到动态平衡，此吋抽率为零。目前生产的机械泵多是两

8、个泵腔串联起来的，称为双级旋片机械泵,它比单级泵具有极限真空度高和在低气压下具有较大的抽气速率等优点。机械泵能否在大气压下启动正常工作，其极限真空度是否理想，它取决于：①定子空间中两空腔间的密