asas teknologi vakum

asas teknologi vakum

Pada tahun 1643, ahli fizik Itali torricelli menunjukkan percubaan tekanan atmosfera yang terkenal, mendedahkan kewujudan keadaan fizikal "vakum" untuk manusia. Dalam abad berikut, terutamanya pada awal abad ke-20, teknologi vakum berkembang dengan pesat dan digunakan secara meluas dalam bidang tentera dan awam. Begitu juga, teknologi vakum juga merupakan asas penyediaan filem nipis. Hampir semua bahan filem nipis disediakan dalam vakum atau tekanan atmosfera yang rendah. Oleh itu, dalam bab ini, kami akan memperkenalkan beberapa pengetahuan asas mengenai vakum, pemerolehan vakum dan pengukuran vakum.

Pertama, pengetahuan asas vakum

Satu, Satu unit vakum

Hubungan manusia dengan vakum boleh dibahagikan kepada dua jenis: satu adalah kewujudan ruang kosong, disebut "vakum semulajadi"; Yang lain adalah vakum yang diperoleh dengan mengepam gas dari bekas dengan pam vakum. Ia dipanggil "vakum buatan". Vakum apa-apa jenis dipanggil vakum apabila tekanan gas kurang daripada satu suasana di ruang tertentu. Keadaan ruang tanpa apa-apa gas sering dipanggil vakum mutlak. Secara umum, "vakum" tidak bermakna "tidak ada". Pada masa ini, terdapat beratus-ratus molekul setiap sentimeter padu volum, walaupun pada tekanan terendah mungkin dengan teknik persediaan vakum yang paling maju. Oleh itu, apabila kita bercakap mengenai vakum, kita bermakna keadaan vakum relatif. Dalam teknologi vakum, istilah idiom "ijazah vakum" dan kuantiti fizikal "tekanan" biasanya digunakan untuk menyatakan tahap vakum dalam ruang tertentu, tetapi maksud fizikal mereka harus dibezakan tegas. Tekanan yang lebih rendah dalam ruang bermakna vakum yang lebih tinggi, manakala ruang tekanan yang lebih tinggi bermakna vakum yang lebih rendah.

Salah satu unit tekanan terawal dan paling banyak digunakan, merkuri milimeter (mmHg), mengukur vakum secara langsung dengan mengukur panjangnya. Terutama dalam penggunaan torricelli pneumatic timing, milimeter sebagai pengukuran tekanan lebih intuitif. Tetapi pada tahun 1958, dalam memori torricelli, "Torr" digunakan bukan MMHG. 1 torr adalah tekanan per unit luas 1 MMHG MMHG dalam keadaan standard, dinyatakan sebagai 1 torr = 1 MMHG. Pada tahun 1971, persidangan metrologi antarabangsa secara rasmi menentukan "PASCAL" sebagai unit tekanan gas antarabangsa, 1Pa = 1 N / m2 7.5 10-3torr. Jadual 1-1 menunjukkan unit tekanan yang biasa digunakan dalam teknologi vakum semasa dan hubungan penukaran mereka.

Jadual 1-1 penukaran hubungan beberapa unit tekanan

Dua. Pembahagian kawasan vakum

Untuk mengkaji vakum dan memudahkan penggunaan praktikal, vakum sering dibahagikan kepada kawasan-kawasan berikut mengikut ciri-ciri fizikal yang berbeza bagi setiap julat tekanan:

Vakum kasar: 1 x 105 ~ 1 x 102 Pa
Vakum rendah: 1 x 102 ~ 1 x 10-1pa
Vakum tinggi: 1 x 10-1 ~ 1 x 10-6pa
Vakum ultra tinggi: <> x 10-6pa

Ciri-ciri gerakan molekul gas di kawasan berbeza vakum adalah berbeza. Di bawah vakum kasar, ruang gas adalah kira-kira keadaan atmosfera, dan molekulnya masih dalam gerakan termal, dan perlanggaran antara molekul sangat kerap. Vakum rendah adalah peralihan aliran molekul gas dari keadaan aliran likat ke keadaan molekul. Apabila vakum yang tinggi dicapai, aliran molekul gas telah menjadi aliran molekul, dan perlanggaran antara molekul gas dan dinding kapal adalah terutamanya, dan bilangan perlanggaran semakin berkurangan. Pada vakum ultra tinggi, terdapat molekul yang lebih sedikit dalam gas, terdapat hampir tidak ada perlanggaran di antara molekul, dan terdapat sedikit peluang untuk molekul bertabrakan dengan dinding.

Tiga. Penjerapan dan desorpsi gas oleh pepejal

Dalam teknologi vakum, pelbagai gas sering ditemui, dan fenomena penjerapan dan desorpsi gas-gas pada permukaan pepejal adalah sangat umum, yang sangat penting untuk teknologi vakum tinggi, terutamanya teknologi vakum ultra tinggi. Contohnya, untuk meningkatkan tahap vakum di dalam tiub, bahagian-bahagian perlu digerakkan terlebih dahulu. Proses ini adalah proses molekul gas pada penyerapan permukaan pepejal. Dengan desorpsi gas, tahap vakum tertentu akan terbentuk dalam bekas. Di samping itu, dalam peralatan vakum, pelbagai pam penjerapan sering dibuat dengan menggunakan prinsip penjerapan untuk mendapatkan vakum yang tinggi. Kadang-kadang, keupayaan menyerap sejumlah besar molekul gas di permukaan yang bersih juga digunakan untuk mendapatkan vakum.

Penjerapan gas yang dipanggil adalah fenomena molekul gas yang ditangkap di permukaan pepejal, yang boleh dibahagikan kepada penjerapan fizikal dan penjerapan kimia. Penjerapan fizikal tidak mempunyai selektiviti, dan mana-mana gas boleh berlaku di permukaan padat, yang disebabkan terutamanya oleh daya tarikan antara molekul. Desorpsi mudah dijumpai dalam gas yang terserap secara fizikal, dan penjerapan hanya berkesan pada suhu rendah. Sebaliknya, penjerapan kimia berlaku pada suhu yang lebih tinggi. Sama seperti tindak balas kimia, gas tidak mudah untuk desorpsi, tetapi penjerapan hanya boleh berlaku apabila atom di permukaan gas dan pepejal bersentuhan antara satu sama lain untuk membentuk sebatian. Penyahapan gas adalah proses penjerapan gas terbalik. Proses di mana molekul gas terserap pada permukaan pepejal dilepaskan dari permukaan pepejal biasanya dipanggil desorpsi gas.

Dalam teknologi vakum, fenomena penjerapan dan desorpsi gas pada permukaan pepejal sentiasa wujud. Secara umumnya, faktor utama yang mempengaruhi penjerapan dan desorpsi gas pada permukaan pepejal adalah tekanan gas, suhu pepejal, ketumpatan gas yang terserap pada permukaan pepejal dan sifat pepejal itu sendiri, seperti tahap kelancaran permukaan dan kebersihan . Apabila suhu permukaan pepejal adalah tinggi, molekul gas mudah diserap. Sebagai tambahan kepada kesan di atas, dalam beberapa pam vakum dan meter vakum dengan fenomena pengionan, terdapat pelbagai darjah penyerapan elektrik dan pemadaman kimia, yang juga akan mempercepat penjerapan padat untuk gas. Antaranya, penyerapan elektrik merujuk kepada pembentukan ion positif selepas pengionan molekul gas. Ion positif mempunyai aktiviti kimia yang lebih kuat daripada molekul gas neutral, oleh itu mereka sering membentuk penjerapan fizikal atau kimia dengan molekul pepejal. Penyingkiran kimia berlaku apabila logam aktif (seperti barium, titanium, dan lain-lain) adalah vakum yang diuapkan untuk membentuk sebatian dengan molekul gas yang tidak bersifat inert, mengakibatkan penjerapan kimia.

Seksyen dua pengambilalihan vakum

Perolehan vakum sering disebut sebagai "pemampat vakum", iaitu, penggunaan pelbagai pam vakum akan dipam keluar dari bekas gas, sehingga tekanan ruang lebih rendah dari satu atmosfera. Pada masa ini, peralatan vakum yang biasa digunakan termasuk pam vakum mekanikal berputar, pam penyeburan minyak, pam molekul kompaun, pam penjerapan ayakan molekular, pam pemanlikan titanium, pam ion yang memancarkan dan pam kriogenik. Tiga pam vakum yang pertama tergolong dalam pam pemindahan gas, iaitu melalui penyedutan gas secara berterusan dan keluar dari pam vakum untuk mencapai tujuan ekzos; Empat pam vakum yang terakhir tergolong dalam pam tangki gas, yang merupakan jenis sedutan gas akan disedut untuk mencapai tahap vakum yang diperlukan dengan mengambil kesempatan daripada kesan sedutan yang unik dari pelbagai bahan getter. Kerana pam tangkapan ini berfungsi tanpa minyak sebagai medium, ia juga tidak dipanggil pam minyak. Jadual 1-2 menyenaraikan julat tekanan operasi beberapa pam vakum yang biasa digunakan dan tekanan terhad pada umumnya. Tekanan muktamad adalah salah satu parameter penting untuk mewakili prestasi pam vakum. Ia merujuk kepada tekanan minimum apabila bekas standard digunakan sebagai beban dan pam berfungsi dengan normal di bawah syarat-syarat tertentu untuk tempoh masa dan ijazah vakum tidak lagi berubah tetapi cenderung stabil. Garis putus-putus dalam jadual menunjukkan kawasan yang pam vakum dapat diperpanjang apabila digunakan dalam kombinasi dengan peranti lain.

Jadual 1-2 mengendalikan pelbagai tekanan beberapa pam vakum biasa

Seperti yang dapat dilihat dari jadual, tekanan yang mewakili ijazah vakum berbeza-beza dalam julat lebih daripada sepuluh pesanan magnitud. Jika udara dipam dari atmosfera, sukar untuk mencapai tahap vakum ultra tinggi dengan hanya satu pam vakum, iaitu, tiada pam vakum boleh menampung kerangka kerja dari tekanan atmosfera hingga 10-8pa. Dua atau tiga pam vakum sering digabungkan untuk membentuk sistem ekzos komposit untuk mendapatkan vakum tinggi yang diperlukan. Sebagai contoh, dalam sistem vakum minyak, tekanan 10-6 ~ 10-8pa boleh diperolehi oleh peranti gabungan pam mekanikal meterai minyak (kedua-dua tiang) dan pam resapan minyak. Dalam sistem bebas minyak, tekanan 10-6 ~ 10-9pa boleh didapati dengan pam penjerapan + pam ion sputtering + peranti pam pemanasan titanium. Kadang - kadang terdapat campuran minyak, bebas minyak, seperti penggunaan pam mekanikal + alat pam molekul kompaun boleh mendapatkan vakum yang sangat tinggi. Pam mekanikal dan pam penjerapan adalah dari tekanan atmosfera untuk mula mengepam, sering disebut "pam depan", dan mereka hanya boleh dari tekanan rendah ke pam vakum tekanan rendah yang dikenali sebagai "pam sekunder". Bahagian ini akan memberi tumpuan kepada struktur dan prinsip kerja pam mekanikal, pam molekul kompaun dan pam kriogenik.

O ne. Pam vakum vak mekanikal berputar

Penggunaan umum pergerakan mekanikal (putaran atau gelongsor) untuk mendapatkan pam vakum, yang dikenali sebagai pam mekanikal. Ia adalah pam vakum biasa yang boleh bermula dari tekanan atmosfera. Ia boleh digunakan secara bersendirian atau digunakan sebagai pam peringkat depan pam vakum tinggi atau pam vakum ultra tinggi. Kerana pam ini adalah minyak untuk mengelak, jadi ia tergolong dalam jenis pam vakum minyak. Jenis pam mekanikal ini biasanya mempunyai jenis putaran berputar, jenis vane tetap dan jenis injap gelongsor (juga dikenali sebagai jenis pelocok), di mana pam bilah mekanikal putar berputar adalah yang paling biasa.

Pam vakum vak berputar adalah minyak untuk mengekalkan kedap antara bahagian yang bergerak, dan dengan cara mekanikal, supaya jumlah ruang kedap meningkat secara berkala, iaitu, mengepam; Kurangkan, ekzos iaitu, mencapai tujuan yang mengambil gas dan ekzos secara berterusan. FIG. 1-1 ialah gambarajah struktur pam putaran tunggal putaran tunggal. Badan pam itu terdiri daripada stator, pemutar, vane putar, paip masuk dan paip ekzos. Pemangkas berakhir menjadi dimeteraikan untuk membentuk ruang pam yang dimeteraikan. Bilik pam, secara eksentrik dilengkapi dengan pemutar, setara dengan dua lingkaran yang tertera. Slot pembuka dibuka di sepanjang paksi pemutar, di mana terdapat dua keping pisau pemutar. Bahagian tengah bilah pemutar dihubungkan dengan mata air, dan musim bunga membuat bilah pemutar sentiasa meluncur di sepanjang dinding dalaman stator apabila pemutar berputar.

Seperti yang ditunjukkan dalam Gbr. 1-1, rotary vane 2 membahagi ruang pam ke bahagian A dan B. Apabila vane berputar berputar arah yang diberikan dalam gambar, kerana tekanan ruang di belakang vane berputar 1 kurang daripada tekanan di salur masuk udara, gas disedut melalui salur masuk udara, seperti ditunjukkan dalam Gbr. 1-2 (A). Rajah 1-2 (b) menunjukkan potongan inspirasi. Pada ketika ini, pam ke pengambilan maksimum, gas mula memampatkan; Apabila pemutar terus bergerak ke kedudukan yang ditunjukkan dalam 1-2 (c), pemampatan udara meningkatkan tekanan ruang selepas pemutar 1. Apabila tekanan lebih tinggi daripada 1 atmosfera, gas menolak injap ekzos untuk melepaskan gas. Berterusan untuk bergerak, pemutar akan dikembalikan ke kedudukan yang ditunjukkan dalam Gbr. 1-1. Ekzos selesai dan kitaran dan ekzos seterusnya akan disambung semula. Vakum muktamad putaran pam putar tunggal boleh mencapai 1Pa, manakala pam putaran dua putar berputar boleh mencapai 10-2pa.

FIG. Gambarajah struktur 1-1 putaran pam putar

FIG. 1-2 rajah skema pam pusing putar

Hasil daripada kerja pam, stator, pemutar semua tenggelam dalam minyak, dalam setiap penyedutan, kitaran ekzos akan mempunyai sedikit minyak ke dalam bekas, jadi keperluan minyak pam mekanikal mempunyai tekanan wap ketepuan yang rendah dan tertentu pelincir, kelikatan dan kestabilan yang lebih tinggi.

Dua. Pam molekul kompaun

Pam molekul merupakan perkembangan utama pam pam vakum mekanikal berputar. Seperti pam mekanikal, pam molekul juga pam pemindahan gas, tetapi ia adalah pam bebas minyak, boleh digabungkan dengan peranti pam depan, untuk mendapatkan vakum ultra tinggi. Pada masa ini, pam molekul boleh dibahagikan kepada pam tarikan (pam tekanan), pam molekul turbin dan pam molekul gabungan tiga kategori. Antaranya, pam daya tarikan dalam struktur adalah lebih mudah, kelajuan kecil, tetapi nisbah mampatan adalah besar; Pam molekul turbo boleh dibahagikan kepada jenis "terbuka" bilah dan jenis bilah yang bertindih. Bekas kelajuan berputar adalah tinggi, kelajuan pam juga lebih besar, kriteria kedua bertentangan. Pam molekul kompaun menggabungkan kelebihan kapasiti pengekstrakan tinggi pam molekul turbin dengan kelebihan nisbah mampatan yang besar dari pam molekul daya tarikan, dan MENGGUNAKAN pemutar berputar berkelajuan tinggi untuk membawa molekul gas untuk mendapatkan vakum ultra tinggi. Rajah 1-3 adalah gambarajah strukturnya.

FIG. Rajah struktur pam molekul 1-3

Pam mempunyai kelajuan 24,000 RPM. Bahagian pertama adalah pam molekul turbo dengan beberapa peringkat bilah terbuka, dan bahagian kedua adalah pam molekul berbilang alur dengan kelajuan mengepam 460L / s dan nisbah mampatan 150 apabila kelajuan adalah sifar.

Tiga.   C ryopump

Pam cryogenic adalah sejenis pam yang memampatkan molekul gas untuk merealisasikan pam dengan menggunakan permukaan suhu rendah di bawah 20K. Ia adalah pam dengan vakum had tertinggi pada masa ini. Ia terutamanya digunakan dalam sistem vakum yang besar, seperti fizik tenaga tinggi, penyediaan bahan superconducting, stesen simulasi ruang udara, dan sebagainya. Pam cryogenic juga dikenali sebagai pam condensing, pam kriogenik. Mengikut prinsip kerja, ia boleh dibahagikan kepada pam penjerap kriogenik, pam kondensasi kriogenik, pam kriogenik mesin kriogenik. Dua pam pertama menggunakan cecair kriogenik (nitrogen cecair, helium cair, dan sebagainya) untuk penyejukan, kosnya tinggi, biasanya hanya sebagai alat bantu pengemasan; Pam cryogenic peti sejuk adalah pam yang menggunakan suhu rendah dalam dihasilkan oleh peti sejuk untuk mengeluarkan udara. Struktur asasnya ditunjukkan dalam rajah 1-4. Kepala penyejuk tahap pertama kulkas dilengkapi dengan layar radiasi dan baffle radiasi pada suhu 50-77k, yang digunakan untuk kondensasi dan pengekstrakan uap air dan karbon dioksida dan gas-gas lain. Plat sejuk mendalam dipasang pada kepala sejuk peringkat kedua dengan suhu 10-20k. Permukaan logam lancar di hadapan plat boleh mengeluarkan gas seperti nitrogen dan oksigen, sementara karbon aktif di seberang boleh menyerap gas seperti hidrogen, helium dan neon. Tujuan menghilangkan semua jenis gas boleh dicapai melalui kepala sejuk di kedua-dua kutub, untuk mendapatkan keadaan vakum ultra tinggi.

Pam cryogenic sebagai pam tangkapan, boleh digunakan untuk menangkap pelbagai termasuk gas berbahaya atau mudah terbakar dan letupan, menjadikannya kondensasi pada plat penyejukan, untuk mencapai tujuan pam. Walau bagaimanapun, selepas satu tempoh masa, pam kromogenik mempunyai kapasiti ekzos suhu yang rendah akan dikurangkan, oleh itu ia mestilah rawatan "regeneratif" iaitu penyingkiran lapisan kondensasi suhu rendah. Penjanaan semula mesti mengikuti keperluan berikut:

(1) apabila proses regenerasi dimulakan, ia mesti dibersihkan sepenuhnya. Ini kerana pemanasan tempatan akan menyebabkan sejumlah besar wap air pekat pada plat perisai untuk dipindahkan ke plat aspirasi kriogenik dalaman, dengan serius merosakkan kapasiti pam pam kriogenik.
(2) semasa penjanaan semula, lapisan pemeluwapan harus dielegasikan secara stabil, dan tekanan gas dalam sistem tidak boleh melebihi nilai yang dibenarkan. Jika tidak, apabila hidrogen dikeluarkan, gas mudah terbakar dan letupan itu, apabila ia meletus ke udara, akan ada risiko letupan.
(3) semasa penjanaan semula, hidrokarbon dari pam peringkat hadapan hendaklah dengan tegas dihalang daripada memasuki pam kriogenik untuk mencemarkan permukaan sedutan, jadi masa pengekstrakan adalah seminimum mungkin.

FIG. Rajah gambarajah 1-4 struktur pam kriogenik

Bahagian tiga pengukuran vakum

Pengukuran vakum merujuk kepada ukuran ketinggian vakum dalam ruang tertentu dengan instrumen dan peranti tertentu. Instrumen atau peranti ini dipanggil tolok ukur (instrumen, tolok). Terdapat banyak jenis tolok vakum, yang boleh dibahagikan kepada tolok vakum mutlak dan mengukur vakum relatif mengikut prinsip mengukur. Semua tolok vakum yang secara langsung memperoleh tekanan gas dengan mengukur parameter fizikal adalah tolok vakum mutlak, seperti tolok tekanan u-jenis dan tolok vakum jenis mampatan. Parameter fizikal yang diukur oleh tolok vakum tersebut adalah bebas daripada komposisi gas, dan pengukurannya agak tepat. Dengan mengukur kuantiti fizikal yang berkaitan dengan tekanan dan membandingkan dengan tolok vakum mutlak, tolok vakum yang memperoleh nilai tekanan dipanggil tolok vakum relatif, seperti mengukur tolok vakum, pengukur vakum konduksi haba, tolok vakum pengionan, dan sebagainya, yang dicirikan oleh ketepatan ukuran yang kurang baik dan berkaitan dengan jenis gas. Dalam pengeluaran sebenar, kecuali untuk penentukuran vakum, kebanyakan menggunakan tolok vakum relatif. Bahagian ini terutamanya memperkenalkan prinsip kerja dan mengukur pelbagai ketahanan vakum rintangan, mengukur tolok vakum termokopel dan mengukur tolok vakum .

Satu. ketahanan tolok vakum

Tolok vakum rintangan adalah sejenis pengukur vakum pengaliran haba, ia digunakan untuk mengukur suhu kawat panas di dalam vakum, untuk mendapatkan ijazah vakum secara tidak langsung. Prinsipnya adalah bahawa pengaliran haba gas di bawah tekanan rendah berkaitan dengan tekanan, jadi bagaimana untuk mengukur parameter suhu dan menetapkan hubungan antara rintangan dan tekanan adalah masalah yang akan diselesaikan oleh tolok ketahanan rintangan.

Struktur ketahanan vakum rintangan ditunjukkan dalam rajah 1-5. Filamen pemanasan dalam peraturan ini adalah dawai tungsten atau platinum dengan pekali rintangan suhu tinggi. Apabila dipanaskan di bawah tekanan rendah dan kekuatan tinggi, haba Q dihasilkan oleh filamen boleh dinyatakan sebagai:

Q = Q1 + Q2

Di mana Q1 adalah haba sinaran filamen, yang berkaitan dengan suhu filamen; Q2 adalah haba yang diambil oleh molekul gas yang menembusi filamen, bergantung pada tekanan gas. Apabila suhu kawat panas tetap, Q1 adalah malar, iaitu panas radiasi dawai panas tidak berubah. Semasa arus pemanasan keadaan pemanasan, apabila tekanan sistem vakum dikurangkan, bilangan molekul gas dalam ruang untuk mengurangkan, Q2 akan berkurangan, haba yang dihasilkan oleh filamen pada masa ini akan meningkat secara relatif , kenaikan suhu filamen, rintangan filamen akan meningkat, tekanan dalam ruang vakum dan kewujudan hubungan seperti di antara rintangan filamen P kiri -> R menulis, jadi rintangan elektrik filamen boleh digunakan untuk secara tidak langsung menentukan tekanan.

FIG. 1-5 pertahanan tolok vakum

Ketahanan vakum rintangan mengukur vakum dalam julat 105 ~ 10-2pa. Kerana ia adalah tolok vakum relatif, tekanan yang diukur sebahagian besarnya bergantung kepada jenis gas, dan lengkung penentukurannya adalah untuk nitrogen kering atau udara. Oleh itu, jika komposisi gas diukur banyak berubah, hasil pengukuran harus diubah suai sedikit sebanyak. Di samping itu, selepas ketahanan vakum rintangan digunakan untuk masa yang lama, wayar panas akan hanyut kepada sifar akibat pengoksidaan. Oleh itu, adalah perlu untuk mengelakkan hubungan dengan atmosfera untuk waktu yang lama atau bekerja di bawah tekanan dan kekuatan yang tinggi, dan sering diperlukan untuk menyesuaikan arus untuk menentukur kedudukan sifar.

Dua. Tolok vakum ThermoCouple

Rajah 1-6 adalah gambarajah struktur termokopel tolok vakum. Pengukur vakum thermocouple terutamanya terdiri daripada pemanasan filamen C dan D (platinum wire) dan thermocouple A dan B (platinum-rhodium atau malar-tembaga-nikel-kromium) yang digunakan untuk mengukur suhu wayar panas. Thermocouple disambungkan ke kawat panas di hujung panas dan millivoltmeter dalam alat pada akhir sejuk. Daya elektromotok termokopel boleh diukur dari millivoltmeter. Semasa pengukuran, tolok termokopel disambungkan ke sistem vakum di bawah ujian, dan wayar panas disambungkan dengan arus malar. Berbeza dengan ketahanan vakum rintangan, pada masa ini, sebahagian daripada haba Q yang dihasilkan oleh filamen akan menghilang dalam pengaliran antara filamen dan termokopel. Apabila tekanan gas berkurangan, suhu di simpang termokopel meningkat dengan suhu wayar panas.

Gambarajah 1-6 termokopel tolok vakum

Hasil pengukuran tolok vakum termokopel untuk gas yang berlainan adalah berbeza, yang disebabkan oleh kekonduksian terma yang berbeza dari pelbagai molekul gas. Oleh itu, apabila mengukur gas yang berbeza, pembetulan tertentu perlu dibuat. Jadual 1-3 menunjukkan pekali pembetulan untuk beberapa gas atau wap.

Koefisien pembetulan jadual 1-3 untuk gas dan wap biasa

Jangkauan ukuran pengukur termokopel adalah kira-kira 102 ~ 10-1 pa, mengukur tekanan tidak membenarkan terlalu rendah, ini kerana apabila tekanan yang lebih rendah, molekul gas melepaskan haba pengaliran melampaui sedikit, tetapi oleh dawai panas, dawai termokopel Pengaliran haba dan radiasi haba yang disebabkan oleh kehilangan haba diberi keutamaan, perubahan daya elektromotok termokopel tidak akan disebabkan oleh perubahan tekanan.

Pengukur vakum termokopel mempunyai inersia termal. Apabila tekanan berubah, perubahan suhu kawat panas biasanya hilang selama beberapa waktu, jadi pembacaan data juga harus ketinggalan untuk beberapa waktu. Di samping itu, seperti tolok ketahanan rintangan, filamen pemanasan meter termokopel juga dawai tungsten atau wayar platinum, yang akan hanyut akibat pengoksidaan jika digunakan untuk masa yang lama. Oleh itu, arus pemanasan perlu diselaraskan dengan kerap dan nilai arus pemanasan perlu diperbetulkan.

Tiga, mengukur tolok vakum

Pengukuran tolok vakum adalah pengukur vakum yang digunakan secara meluas, yang berdasarkan prinsip pengionan molekul gas. Mengikut sumber yang berbeza pengionan gas, ia boleh dibahagikan kepada pengoksidaan katod panas katod panas dan pengion vakum pengion katod sejuk. Rajah 1-7 menunjukkan struktur kawal selia pengionan umum, yang kebanyakannya terdiri daripada tiga elektrod: elektron memancarkan filamen sebagai pemancar A, pintu gerbang (juga dikenali sebagai pemecut) B yang mempercepat dan mengumpul elektron spiral, dan pengumpul ion silinder C. Di mana pemancar disambungkan kepada potensi sifar, elektrod mempercepat disambungkan kepada potensi positif (beberapa ratus volt), dan elektrod mengumpul disambungkan kepada potensi negatif (beberapa puluh volt). Terdapat bidang yang menjijikkan antara B dan C. Prinsip kerja pengionan ionisasi adalah elektron pelepasan katod panas, selepas pecutan kutub, kebanyakan elektronik terbang ke pengumpul, menolak medan antara B dan C, kelajuan pergerakan elektronik berkurang, apabila kelajuan dikurangkan menjadi sifar , elektron untuk terbang ke B, dalam penerbangan elektronik ke ruang B - C, juga telah menolak kesan lapangan, kelajuan dikurangkan kepada sifar, muka elektronik ke belakang terbang ke C, pergerakan berulang elektron dalam B - C ruang, untuk terus bertabrakan dengan molekul gas, membuat molekul gas yang dihasilkan oleh tenaga pengionan, elektron akhirnya mempercepat pengumpulan, dan ion-ion positif dijana oleh pengaliran aliran ionisasi yang sangat diterima dan membuat I +, Untuk suatu peraturan tertentu, ketika potensi setiap elektrod adalah konstan, I + mempunyai hubungan linear berikut dengan aliran elektron pelepasan dan tekanan gas

I + = kIeP

Di mana, k ialah pemalar kekonduksian, yang bermaksud nilai semasa ion diperolehi di bawah arus elektronik unit dan tekanan unit, unit adalah 1 / Pa, yang boleh ditentukan melalui eksperimen. Bagi gas yang berlainan, saiz k adalah berbeza, dan julat kewujudannya adalah antara 4 dan 40. Apabila arus pelepasan adalah malar, aliran ion hanya berkadar dengan tekanan gas, jadi tekanan gas dalam vakum ruang boleh ditentukan mengikut saiz aliran ion.

FIG. Tolok pengionan vakum 1-7

Pelbagai ukuran pengukur vakum panas-katod biasa ialah 1.33 10-1 - 1.33 10-5pa, dan hubungan linear antara aliran ionik I + dan tekanan gas akan hilang tidak kira sama ada had pengukuran lebih tinggi atau lebih rendah. Apabila tekanan lebih tinggi, banyak meningkatkan risiko perlanggaran antara elektron dan molekul berkali-kali, kerana potensi percepatan daripada potensi ionisasi gas (beberapa volt) jauh lebih tinggi, sehingga cukup untuk menyebabkan ionisasi pengionan gas dihasilkan oleh elektron, jadi , akan menjadikan pengionan pengion aliran elektron meningkat dengan ketara, kerana ketumpatan gas yang tinggi pada masa yang sama, jalur bebas elektron adalah pendek, kebanyakan perlanggaran terhadap perlanggaran tenaga rendah, tidak dapat menyebabkan pengionan, banyak faktor yang menyebabkan tinggi aliran ion tekanan dan tidak lagi mengekalkan hubungan linear antara tekanan; Apabila tekanan rendah (kurang daripada 1.33 X 10-1 setahun), pergerakan kelajuan tinggi elektron-elektron untuk pecutan akan menghasilkan sinar-X lembut, sinar-X lembut dan kemudian ke arah pemungut ion, C boleh menyebabkan pengumpul pemotretan, memancarkan elektron, supaya superposisi aliran ion asal ini tidak ada kaitan dengan tekanan dalam litar pengukuran arus, arus ion (I) + dan kehilangan hubungan linear antara tekanan gas, tolok pengionan tidak dapat untuk mengukur tekanan dalam ruang vakum.

Pengukur vakum pengionan boleh dengan cepat dan berterusan mengukur tekanan gas yang diukur, dan pengawal selia bersaiz kecil dan mudah disambungkan. Walau bagaimanapun, pemancar pengatur diperbuat daripada dawai tungsten. Apabila tekanan lebih tinggi daripada 10-1pa, kehidupan pengatur akan sangat dikurangkan atau dibakar. Apabila sistem vakum terdedah kepada atmosfera, permukaan dalaman cermin kaca pengukur dan elektrod akan menyerap gas, yang akan menjejaskan ketepatan pengukuran vakum. Oleh itu, apabila sistem vakum terdedah kepada atmosfera untuk jangka masa yang lama atau digunakan untuk jangka waktu tertentu, proses pengukur tolok harus dilaksanakan secara teratur.

IKS PVD, pembuatan Mesin salutan vakum dari China, hubungi: iks.pvd@foxmail.com