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1、VacuumTechnology(真空技术）ConceptsandKeyPoints（基本概念和技术要点）张家良大连理工大学三束材料改性国家重点实验室TheState-keyLab.forMaterialModification,DalianUniversityoftechnology1Concepts（基本概念）MeanFreePathofgasmolecules（分子平均自由程）:Viscoseflow（粘滞流）Vs.Molecularflow（分子流）Gasflow（气体流动）:Throughput
2、（流量）,Conductance（流导）,Pumpingspeed（抽气速率）Pumps:Mechanical（机械泵）,Roots（罗茨泵）,Turbo（涡轮分子泵）,Diffusion（油扩散泵）,Dry（干燥泵）,Ion（离子泵）,Cryo（冷凝泵）Gauges（真空规）:Mechanical（机械规）,Thermalconductance（热导规）,Ionization（电离规）,Chambers（真空腔体）:Joints（连接密封件）(metal（金属件）,elastomer),parts（真空
3、部件）Outlines(概述）:Keypoints(技术要点)Practicalconcerns:(实用技术）Surface(表面的真空特性)Material(真空材料的采用）:SUS（不锈钢）,Alalloy（铝合金）,ceramic（陶瓷）,plastic（塑料）,Baking（烘烤技术）Virtualleak（虚假漏气）Leaktest（检漏技术）UHV（超高真空的获得）Outlines(概述）:VacuumTechnology-1（真空技术之一）Concepts（基本概念）什么是真空？真空：气体分
4、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：实验或工艺过程所必须的气压力极限真空度：真空泵进气口处测量得到的气压真空规：测量真空中气压的仪表或者传感器真空度单位：气压的单位 真空度就是真空中的气压。真空的测量就是气压的测量气压单位间的换算关系大气压标准大气压：0度时，760mm水银柱产生的压强。大气压：地球表面上，大气层产生的气压随海拔高度和纬度不同而不同，在海拔3000米以内，每升高12米，降低1torr.工业大气压：1am=1kg/cm2=73
5、5.56torr一个大气压约为1公斤压力真空的分类粗真空：1atm-1Torr中真空:1torr—10-3Torr高真空:10-3Torr---10-7Torr超高真空:10-7Torr---10-12Torr极高真空：<10-12Torr根据：真空应用范围、真空物理特性、真空泵和真空规的使用范围等，划分真空度。真空技术的发展历史1602年，德国开始，水泵和空气泵获得真空。最好真空度0.25Torr.1873年，白炽灯泡发明，电子管出现，真空开始应用。1905年，旋转水银真空泵1907年，油封旋转真空泵1
6、913年，分子抽气机1915年，扩散泵，进入高真空时代真空技术的发展历史1948年，大量尖端技术出现，需求超高真空。发明了离子泵，可实现超高真空。1950年前后，吸气材料被应用于真空获得。发明了Ti升华泵。70年代，分子抽气泵被改进，发展出涡轮分子泵，可以替代扩散泵，获得高真空。目前广泛使用涡轮分子泵获得高真空和超高真空真空技术的发展历史真空规的发展历史1873年，发明压缩式真空计，1874年，热辐射真空计（热电阻）。1906年，热真空计（热电偶的使用）电离真空计1937年，磁控管真空计1946年，辐射电
7、离真空计之后，各类真空计的精度逐渐提高，出现了大量改进型，目前常用有：热辐射真空计（低、中真空），热电偶真空计（中、高真空），电离真空计（高、超高真空），磁控管真空计（超高，极高真空）真空技术中的物理基础基本概念平均自由程(l)：热运动的分子相继两次碰撞之间飞越的距离。流量，抽气量(Q)：单位时间流过抽气管道的气体分子总量。单位：Torr.L/s流导(U)：真空管道流过气体的能力。流过管道的流量与管道两端压差之比.U=Q/(P2-P1),单位：L/s(升/秒)真空技术中的物理基础基本概念分子流：分子在流动
8、过程中自由飞行，互相之间不碰撞。高真空和超高真空下的流动。分子自由程远大于管道直径。粘滞流：与分子流相对，分子自由程远小于管道直径，中真空下的流动。湍流：粘滞流的一类特殊状态，流速大而粘滞强出现的不规则涡旋流动状态。基本定律和方程：设计和分析真空系统的特征常用的基本定律理想气体状态方程：PV=nRT理想气体实验三定律：玻玛定律；盖吕定律和查理定律。是理想气体方程的推论。PV=const(T,n常数）V/T=const(P,n常
