真空常識(shí)介紹課件

真空常識(shí)介紹真空狀態(tài)的定義真空狀態(tài)的獲得真空的應(yīng)用2一、真空的定義什么是大氣壓強(qiáng)

定義：大氣對(duì)大氣中的物體所產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做大氣

壓強(qiáng)。簡(jiǎn)稱大氣壓或氣壓

地球周?chē)缓窈竦拇髿鈱影鼑?，大氣就象固體、液體一樣也受到重力的作用，因而大氣也能夠產(chǎn)生壓強(qiáng)；而且大氣可以流動(dòng)，象液體一樣，大氣內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)。

3馬德堡半球?qū)嶒?yàn)

為了證明大氣壓力的存在，1654年葛利克在德國(guó)的馬德堡用兩個(gè)直徑為60厘米空心的銅半球緊緊地壓在一起，然后用抽氣機(jī)抽掉球內(nèi)的空氣，再各用八匹駿馬朝兩個(gè)相反的方向拉這兩個(gè)半球。但是無(wú)論這16匹馬如何努力，也未能將相互密合的兩個(gè)半球分開(kāi)

這就是舉世聞名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，而這兩個(gè)半球密合起來(lái)的空間區(qū)域就是處于一個(gè)真空狀態(tài)5什么是真空狀態(tài)

真空是指壓力低于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的任何氣態(tài)空間

真空是相對(duì)于大氣而存在的一種空間狀態(tài)。即：將某容器內(nèi)的空氣用一些方法除去，使之變成空氣相對(duì)稀薄的狀態(tài)。

通常所說(shuō)的真空并非是任何物質(zhì)都不存在的“絕對(duì)真空”（理想意義上的真空，是完全不存在任何東西的空間）6真空狀態(tài)的劃分一般使用真空度來(lái)表征真空，真空度的高低又用壓強(qiáng)的大小（Pa、Torr、mmHg）來(lái)做表示的為了表明空間氣體稀薄程度的不同，通常將真空狀態(tài)按照真空度劃分為以下幾個(gè)段：

1、粗真空：105～103Pa2、低真空：103～10-1Pa3、高真空：10-1～10-6Pa4、超高真空：10-6～10-10Pa5、極高真空：

＜10-10Pa7真空泵抽氣原理及工作范圍

真空泵的主要參數(shù)

抽氣速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)泵的抽氣能力

極限真空：泵所能獲得的最低壓強(qiáng)

工作范圍：泵能正常工作的壓強(qiáng)范圍S抽速Sm最大抽速9

上表可以看出每一種真空泵都有一個(gè)工作范圍，目前沒(méi)有任何一種真空泵可以從大氣壓一直工作到接近超高真空的。為此，必須將幾種泵聯(lián)合使用，如機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵聯(lián)合的有油系統(tǒng)和吸附泵、濺射離子泵、鈦升華泵聯(lián)合的無(wú)油系統(tǒng)101、旋片機(jī)械泵

常見(jiàn)的機(jī)械泵有旋片式、定片式和滑閥式等。旋片式的噪聲小，運(yùn)行速度高，被廣泛應(yīng)用在真空鍍膜機(jī)上。主要結(jié)構(gòu)如右圖所示

機(jī)械泵的工作原理是基于玻意耳-馬略特定律的基礎(chǔ)上的

PV＝K（1.1）式其中K是與溫度有關(guān)的常數(shù)11

機(jī)械泵的定子和轉(zhuǎn)子間存在影響抽真空的有害空間,泵的抽速隨著壓強(qiáng)降低而減小。為了減少有害空間的影響通常采用雙級(jí)泵，雙級(jí)泵右兩個(gè)轉(zhuǎn)子串連而成，其中一個(gè)轉(zhuǎn)子的出氣口為另一個(gè)轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣口，這樣可以將極限真空的單極泵的1Pa提高到10-2Pa

機(jī)械泵油的作用非常重要，它起著很好的密封和潤(rùn)滑作用。泵油基本要求是低的飽和蒸氣壓，一定的粘度和較高的穩(wěn)定性。但是普通機(jī)械泵對(duì)于抽走水蒸氣等可凝氣體有很大困難。當(dāng)蒸氣在腔內(nèi)壓縮，壓強(qiáng)達(dá)到飽和蒸氣壓時(shí)，水蒸氣就開(kāi)始凝結(jié)成水，并與泵油形成一種懸濁液。不僅影響泵油的密封和潤(rùn)滑，還會(huì)造成泵壁生銹。為此在氣體尚未被壓縮前，通過(guò)氣鎮(zhèn)閥滲入一定量的氣體來(lái)幫助打開(kāi)排氣閥片，減少水氣的凝結(jié)。氣鎮(zhèn)閥在抽氣的起始階段使用不會(huì)影響極限真空，但是到了一定程度后繼續(xù)使用就會(huì)降低泵可以達(dá)到的極限真空13

左轉(zhuǎn)子由0°轉(zhuǎn)到180°的抽氣過(guò)程：在0°位置時(shí)（圖a）左轉(zhuǎn)子從泵入口封入v0體積的氣體。當(dāng)轉(zhuǎn)到45°位置時(shí)（圖b），該腔與排氣口相通。由于排氣側(cè)壓強(qiáng)較高，引起一部分氣體返沖過(guò)來(lái)。當(dāng)轉(zhuǎn)到90°位置時(shí)（圖c）左轉(zhuǎn)子封入的氣體，連同返沖的氣體一起排向泵外。這時(shí)，右轉(zhuǎn)子也從泵入口封入v0體積的氣體。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)到135°時(shí)（圖d）右轉(zhuǎn)子封入的氣體與排氣口相通，重復(fù)上述過(guò)程。轉(zhuǎn)子主軸旋轉(zhuǎn)一周共排出四個(gè)v0體積的氣體2、羅茨泵14羅茨泵的轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁之間，保持有一定的間隙，可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行且沒(méi)有卡住的危險(xiǎn)。由于羅茨泵是一種無(wú)內(nèi)壓縮的真空泵，通常壓縮比很低，故工作時(shí)需要前級(jí)泵在1Pa左右的壓強(qiáng)范圍內(nèi)其有相當(dāng)大的抽氣速率，在這范圍內(nèi)機(jī)械泵的抽速很小，擴(kuò)散泵還只剛剛開(kāi)始工作。羅茨泵可以彌補(bǔ)上述兩種真空泵抽氣速率的脫節(jié)。

羅茨泵的極限真空除取決于泵本身結(jié)構(gòu)和制造精度外，還取決于前級(jí)泵的極限真空由于以上特點(diǎn)羅茨泵時(shí)常被串連使用15擴(kuò)散泵必須和機(jī)械泵聯(lián)合工作，才能構(gòu)成高真空抽氣系統(tǒng)。單獨(dú)的擴(kuò)散泵時(shí)沒(méi)有抽氣作用的理論上，擴(kuò)散泵的極限真空取決于泵油的蒸氣壓。而且泵油必須具備很高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性擴(kuò)散泵油在高溫下接觸一旦大氣非常容易變質(zhì)。即使時(shí)常溫下，長(zhǎng)期接觸大氣也會(huì)因?yàn)槲账侄档托阅?。因此擴(kuò)散泵內(nèi)應(yīng)盡量保存良好的真空狀態(tài)擴(kuò)散泵油易揮發(fā)，因此在進(jìn)氣口都有擋油的冷阱

17真空的量測(cè)1、熱真空計(jì)

測(cè)定因溫度變化而引起燈絲電阻變化的真空計(jì)，稱為皮拉尼（Pirani）真空計(jì)用熱電偶測(cè)定溫度變化引起電動(dòng)勢(shì)變化的真空計(jì)，稱為熱電偶真空計(jì)

測(cè)量范圍：102～10-1Pa

2、電離真空計(jì)常用的熱陰極電離真空計(jì)，通過(guò)發(fā)射熱電子使氣體電離后，測(cè)出離子流，而離子流僅與壓強(qiáng)成正比由此來(lái)測(cè)出真空度

測(cè)量范圍：10-1～10-6Pa

3、放電管如果在真空室的一個(gè)部位接右下圖示的放電管，當(dāng)用氖變壓器外加6千伏電壓時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生激烈的放電，不同的真空度放電顏色不同。這種廉價(jià)方便的真空計(jì)，但是只能粗略估計(jì)真空度18三、真空的應(yīng)用

真空技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中。不同真空狀態(tài)有著不同的應(yīng)用：1、粗真空（105～102Pa）

氣體性質(zhì)與常壓相比較，只有分子數(shù)目較少了，沒(méi)有氣體分子空間特性的變化，分子間的碰撞依然頻繁。因此這種真空狀態(tài)下，多是利用真空與大氣的壓力差產(chǎn)生的力以及壓力差均勻的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)真空力學(xué)的應(yīng)用。

主要應(yīng)用：

真空吸引和輸送固體、液體等

真空吸盤(pán)起重，真空醫(yī)療器材

真空成形、真空過(guò)渡等193、高真空（10-1～10-5Pa）

分子間相互碰撞極少，分子與器壁間碰撞頻繁，分子密度很小。此時(shí)，利用氣體分子密度小任何物質(zhì)與殘余氣體分子的化學(xué)作用微弱的特點(diǎn)進(jìn)行真空冶煉、真空鍍膜和真空器件生產(chǎn)。主要應(yīng)用：

真空鍍膜