高真空度的獲得與測量課件

高真空度的獲得與測量高真空度的獲得與測量一、實驗目的1.掌握一種高真空的獲得與測量方法。2.了解高真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及各部件的作用。3.熟悉火花檢漏器的使用及對真空度的估計方法。一、實驗目的1.掌握一種高真空的獲得與測量方法。二、實驗原理壓強在0.1~0.00001Pa內(nèi)的系統(tǒng)稱高真空系統(tǒng)。一般的高真空系統(tǒng)由被抽容器、油封旋片式機械真空泵、油擴散泵、真空閥門和連通管道串聯(lián)組成。以電阻真空計，電離真空計和火花檢漏器組成測量儀器。下面對抽氣系統(tǒng)和實驗測量儀器作簡要介紹二、實驗原理壓強在0.1~0.00001Pa內(nèi)的系統(tǒng)稱高真1.抽氣系統(tǒng)本實驗由油封旋片式機械泵和油擴散泵組成機械泵——油擴散泵系統(tǒng)以獲得高真空。1.抽氣系統(tǒng)本實驗由油封旋片式機械泵和油擴散泵組成①油封旋片式機械真空泵極限壓強一般為0.1帕，主要用來獲得低真空，為油擴散泵提供一個前置真空。工作原理：利用機械的方法，使轉(zhuǎn)子在腔體內(nèi)轉(zhuǎn)動，周期性地改變泵內(nèi)吸氣空腔的容積，使被抽容器中的氣體不斷膨脹從而被抽走的。常見故障：油被有機蒸汽或水汽嚴重沾污，機械轉(zhuǎn)動部件的磨損，轉(zhuǎn)動軸漏油，密封油逐漸減少等，會使極限真空降低。①油封旋片式機械真空泵極限壓強一般為0.1帕，主要用來獲得②油擴散泵主要用來獲得高真空，它是本系統(tǒng)的主泵。油擴散泵工作時要求一定的前置真空一般為0.1帕量級，本實驗由機械泵提供，其次是要有適當?shù)募訜釡囟?，以保證足夠的工作蒸汽密度和流速，否則將不能有效地抽氣。但是，也不能太高，加熱太高會引起油的分裂，影響極限真空度及抽速。常見故障：油的質(zhì)量不高，油長期使用被沾污，冷卻水流量太小，加熱電爐斷路等。②油擴散泵主要用來獲得高真空，它是本系統(tǒng)的主泵。油擴散泵工2.實驗測量儀器本實驗用測量儀器有：火花檢漏器，電阻真空計和電離真空計?；鸹z漏器和電阻真空計用于測量低真空（極限壓強在0.1帕以上）電離真空計用于測量高真空。下面對測量儀器作分別介紹2.實驗測量儀器本實驗用測量儀器有：火花檢漏器，電阻真①火花檢漏器是一種在玻璃系統(tǒng)中初級的廣泛應用的估計真空度的簡單方便的工具，火花檢漏器是一種小功率的高頻火花振蕩器。當其接通電源后，將在輸出電極附近形成強烈的高頻電場，在空氣中產(chǎn)生火花放電。當此電極移近玻動真空系統(tǒng)時，將引起真空系統(tǒng)內(nèi)的殘余氣體產(chǎn)生高頻放電?？梢愿鶕?jù)以上的放電顏色和形狀，粗略地估計真空系統(tǒng)中真空度的數(shù)量級。①火花檢漏器是一種在玻璃系統(tǒng)中初級的廣泛應用的估計真空度的放電的顏色和形狀以及壓強的關(guān)系P（壓強、量級）

放電顏色大氣壓

無色104~103帕

紫色

線狀103~102帕

紫紅色

線狀102~102帕

深紅色

分散10~1帕

粉紅色

分散1~帕

淡蘭色

分散<0.1帕

極淡蘭色

分散≤0.02帕

顏色消失

玻壁上有螢光放電的顏色和形狀以及壓強的關(guān)系P（壓強、量級）放電顏注意事項：①火花不要長期停留于玻璃壁的某一點，特別是在那些燒接的地方，以免打穿玻璃壁；②不要用手觸及其電極，以免燒傷；③不要將火花靠近易燃物品；④不得連續(xù)放電5秒以上，間歇時間不得少于5秒鐘，連續(xù)使用不得超過10分在發(fā)熱時應停止工作。注意事項：②電阻真空計工作原理：在低壓強時，電阻規(guī)利用氣體分子的熱傳導，在高壓強時利用氣體分子的對流傳導特性，使得電阻規(guī)的電阻隨所測系統(tǒng)的壓強變化而變化。電阻與壓強的變化是一種非線性關(guān)系，再經(jīng)微機處理A/D轉(zhuǎn)換，非線性運算，最后送顯示器顯示。②電阻真空計工作原理：注意事項：①零點校準：當真空度高于

帕時（可由電離規(guī)監(jiān)測）調(diào)節(jié)“ZERO”零點電位器，使其顯示1.0E—1②滿度校準：大氣狀態(tài)時，調(diào)整“F·S”滿度電位器，使其顯示1.0E5③電阻規(guī)故障判斷注意事項：③電離真空計工作原理：當電離規(guī)管燈絲加熱發(fā)射電子，電子經(jīng)加速后與氣體分子碰撞而使氣體電離，正離子被收集極吸收，離子流與壓強的關(guān)系為Ii=KPIe式中：K—規(guī)管靈敏度 Ii—離子電流 Ie—電子電流 P—壓強③電離真空計工作原理：注意事項：系統(tǒng)真空度高于1帕，電離計自動進入工作狀態(tài)，并顯示真空度①發(fā)射電流檢測：按下“電離”按鈕，此時顯示發(fā)射值真空度低于0.1帕，發(fā)射電流為100μA真空度高于0.1帕，發(fā)射電流為1mA②規(guī)管去氣：當真空度高于0.1帕時，可對規(guī)管去氣，按下“去氣”按鈕，規(guī)管開始去氣，并顯示去氣時間。若需中止去氣，則按下“電離”按鈕，此時重新進入測量狀態(tài)。注意事項：三、實驗系統(tǒng)及使用方法本實驗是在一個多用實驗系統(tǒng)上進行，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，擴散泵——機械泵組用來獲得高真空。M1和M2分別為電阻真空規(guī)管和電離真空規(guī)管，用來進行真空測量。凡爾（Valve）V1作為擴散泵與機械泵的接通或分離用，V5是用來對系統(tǒng)放氣，V2通向粗管導，U1為被抽容器。V3~V7在本實驗中不用。實驗系統(tǒng)為全玻璃系統(tǒng)，實驗過程中必須注意不能碰撞系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動各個凡爾時要轉(zhuǎn)而慢、防止炸裂。三、實驗系統(tǒng)及使用方法本實驗是在一個多用實驗系統(tǒng)上進行，系統(tǒng)多用真空系統(tǒng)示意圖多用真空系統(tǒng)示意圖四、實驗步驟1.詳細觀察真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，了解每一部件的作用及氣流的通路；2.接通水源、關(guān)閉凡爾V2，將V5打通，放大氣入系統(tǒng)后關(guān)閉V5，將V2轉(zhuǎn)向與粗導連通，打開真空計電源，然后將V1旋向擴散泉方向，啟動機械泵將系統(tǒng)由大氣開始抽氣，在抽氣過程中，不時利用火花檢漏器激起放電，觀察放電顏色和形狀以及與之對應的真空計所測壓強的關(guān)系；3.系統(tǒng)達到擴散泵所需前置真空后，即可開始加熱油擴散泵；4.當觀察到油擴散泵油開始沸騰，儀器自動，打開電離真空計部分的電源，用電離真空計測量系統(tǒng)的真空度；當系統(tǒng)真空度高于

0.01帕后，對規(guī)管進行除氣。5.去氣完畢后，實驗即告結(jié)束，結(jié)束的步驟與啟動時的相反，即首先關(guān)閉真空計電源，關(guān)閉V2，停止擴散泵加熱，當油擴散泵油冷卻后，關(guān)閉低真空部分凡爾V1，停止機械泵工作，最后關(guān)掉冷卻水。四、實驗步驟1.詳細觀察真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，了解每一部件的作用五、實驗報告的基本內(nèi)容1.實驗名稱、目的和任務；2.繪出與本實驗有關(guān)的真空系統(tǒng)部分；3.實驗中機械泵、擴散泵所達到的極限壓強各為多少；4.寫出實驗中觀察到的火花檢漏器激起的各種放電顏色和形狀，以及與之對應的熱的熱偶真空計所測得的壓強；5.思考題①實驗中所用的油擴散泵有幾級？為什么要那么多級？②為了在被檢容器內(nèi)獲得低真空和高真空分別需要哪些基本元件？③擴散泵在加熱過程中，真空度有無變化？為什么？五、實驗報告的基本內(nèi)容1.實驗名稱、目的和任務；高真空度的獲得與測量高真空度的獲得與測量一、實驗目的1.掌握一種高真空的獲得與測量方法。2.了解高真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及各部件的作用。3.熟悉火花檢漏器的使用及對真空度的估計方法。一、實驗目的1.掌握一種高真空的獲得與測量方法。二、實驗原理壓強在0.1~0.00001Pa內(nèi)的系統(tǒng)稱高真空系統(tǒng)。一般的高真空系統(tǒng)由被抽容器、油封旋片式機械真空泵、油擴散泵、真空閥門和連通管道串聯(lián)組成。以電阻真空計，電離真空計和火花檢漏器組成測量儀器。下面對抽氣系統(tǒng)和實驗測量儀器作簡要介紹二、實驗原理壓強在0.1~0.00001Pa內(nèi)的系統(tǒng)稱高真1.抽氣系統(tǒng)本實驗由油封旋片式機械泵和油擴散泵組成機械泵——油擴散泵系統(tǒng)以獲得高真空。1.抽氣系統(tǒng)本實驗由油封旋片式機械泵和油擴散泵組成①油封旋片式機械真空泵極限壓強一般為0.1帕，主要用來獲得低真空，為油擴散泵提供一個前置真空。工作原理：利用機械的方法，使轉(zhuǎn)子在腔體內(nèi)轉(zhuǎn)動，周期性地改變泵內(nèi)吸氣空腔的容積，使被抽容器中的氣體不斷膨脹從而被抽走的。常見故障：油被有機蒸汽或水汽嚴重沾污，機械轉(zhuǎn)動部件的磨損，轉(zhuǎn)動軸漏油，密封油逐漸減少等，會使極限真空降低。①油封旋片式機械真空泵極限壓強一般為0.1帕，主要用來獲得②油擴散泵主要用來獲得高真空，它是本系統(tǒng)的主泵。油擴散泵工作時要求一定的前置真空一般為0.1帕量級，本實驗由機械泵提供，其次是要有適當?shù)募訜釡囟?，以保證足夠的工作蒸汽密度和流速，否則將不能有效地抽氣。但是，也不能太高，加熱太高會引起油的分裂，影響極限真空度及抽速。常見故障：油的質(zhì)量不高，油長期使用被沾污，冷卻水流量太小，加熱電爐斷路等。②油擴散泵主要用來獲得高真空，它是本系統(tǒng)的主泵。油擴散泵工2.實驗測量儀器本實驗用測量儀器有：火花檢漏器，電阻真空計和電離真空計?；鸹z漏器和電阻真空計用于測量低真空（極限壓強在0.1帕以上）電離真空計用于測量高真空。下面對測量儀器作分別介紹2.實驗測量儀器本實驗用測量儀器有：火花檢漏器，電阻真①火花檢漏器是一種在玻璃系統(tǒng)中初級的廣泛應用的估計真空度的簡單方便的工具，火花檢漏器是一種小功率的高頻火花振蕩器。當其接通電源后，將在輸出電極附近形成強烈的高頻電場，在空氣中產(chǎn)生火花放電。當此電極移近玻動真空系統(tǒng)時，將引起真空系統(tǒng)內(nèi)的殘余氣體產(chǎn)生高頻放電?？梢愿鶕?jù)以上的放電顏色和形狀，粗略地估計真空系統(tǒng)中真空度的數(shù)量級。①火花檢漏器是一種在玻璃系統(tǒng)中初級的廣泛應用的估計真空度的放電的顏色和形狀以及壓強的關(guān)系P（壓強、量級）

放電顏色大氣壓

無色104~103帕

紫色

線狀103~102帕

紫紅色

線狀102~102帕

深紅色

分散10~1帕

粉紅色

分散1~帕

淡蘭色

分散<0.1帕

極淡蘭色

分散≤0.02帕

顏色消失

玻壁上有螢光放電的顏色和形狀以及壓強的關(guān)系P（壓強、量級）放電顏注意事項：①火花不要長期停留于玻璃壁的某一點，特別是在那些燒接的地方，以免打穿玻璃壁；②不要用手觸及其電極，以免燒傷；③不要將火花靠近易燃物品；④不得連續(xù)放電5秒以上，間歇時間不得少于5秒鐘，連續(xù)使用不得超過10分在發(fā)熱時應停止工作。注意事項：②電阻真空計工作原理：在低壓強時，電阻規(guī)利用氣體分子的熱傳導，在高壓強時利用氣體分子的對流傳導特性，使得電阻規(guī)的電阻隨所測系統(tǒng)的壓強變化而變化。電阻與壓強的變化是一種非線性關(guān)系，再經(jīng)微機處理A/D轉(zhuǎn)換，非線性運算，最后送顯示器顯示。②電阻真空計工作原理：注意事項：①零點校準：當真空度高于

帕時（可由電離規(guī)監(jiān)測）調(diào)節(jié)“ZERO”零點電位器，使其顯示1.0E—1②滿度校準：大氣狀態(tài)時，調(diào)整“F·S”滿度電位器，使其顯示1.0E5③電阻規(guī)故障判斷注意事項：③電離真空計工作原理：當電離規(guī)管燈絲加熱發(fā)射電子，電子經(jīng)加速后與氣體分子碰撞而使氣體電離，正離子被收集極吸收，離子流與壓強的關(guān)系為Ii=KPIe式中：K—規(guī)管靈敏度 Ii—離子電流 Ie—電子電流 P—壓強③電離真空計工作原理：注意事項：系統(tǒng)真空度高于1帕，電離計自動進入工作狀態(tài)，并顯示真空度①發(fā)射電流檢測：按下“電離”按鈕，此時顯示發(fā)射值真空度低于0.1帕，發(fā)射電流為100μA真空度高于0.1帕，發(fā)射電流為1mA②規(guī)管去氣：當真空度高于0.1帕時，可對規(guī)管去氣，按下“去氣”按鈕，規(guī)管開始去氣，并顯示去氣時間。若需中止去氣，則按下“電離”按鈕，此時重新進入測量狀態(tài)。注意事項：三、實驗系統(tǒng)及使用方法本實驗是在一個多用實驗系統(tǒng)上進行，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，擴散泵——機械泵組用來獲得高真空。M1和M2分別為電阻真空規(guī)管和電離真空規(guī)管，用來進行真空測量。凡爾（Valve）V1作為擴散泵與機械泵的接通或分離用，V5是用來對系統(tǒng)放氣，V2通向粗管導，U1為被抽容器。V3~V7在本實驗中不用。實驗系統(tǒng)為全玻璃系統(tǒng)，實驗過程中必須注意不能碰撞系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動各個凡爾時要轉(zhuǎn)而慢、防止炸裂。三、實驗系統(tǒng)及使用方法本實驗是在一個多用實驗系統(tǒng)上進行，系統(tǒng)多用真空系統(tǒng)示意圖多用真空系統(tǒng)示意圖四、實驗步驟1.詳細觀察真空系統(tǒng)的結(jié)