文档介绍：河北师范大学
***教育本科学员毕业论文(设计)
题目: 高真空的测量和应用研究
作者: 范彦彦
学院: 物理学院专业: 物理学年级: 2010级
完成日期: 2012 年 10月 4 日
高真空的测量和应用研究
范彦彦
摘要:真空技术作为一门交叉性极强的学科,其应用领域已经渗透到包括机械、电子、生物工程、材料科学、表面科学等各行各业之中。特别是近年来,一些新兴技术的飞速发展,给真空技术提供了越来越广阔的应用舞台。随着科学技术的发展,高真空技术应用范围很广,主要应用一下几个方面:1、原子能工业核燃料元件制造。2、理化机器工业电子显微镜、表面分析仪器、质量分析仪器、粒子加速器。 3、金属材料工业金属蒸镏、钢化脱气、真空感应熔炼、真空电弧熔炼、电子束焊接、真空热处理、真空渗碳、离子氮化、碳氦共渗、真空烧结、真空制粉、真空纳米金属制粉。4、电子电器工业电子管、真空开关、蒸镀、真空浸渍、真空气相干燥。5、汽车工业真空热处理、真空钎焊、真空蒸镀。 6、食品工业真空冷冻干烧、真空浓缩、脱气、真空包装、真空过滤7、建筑工业混凝土真空吸水软吹盘、真空吸盘。
文章介绍了真空技术的些基本知识,论述了常见的真空泵的工作原理和使用方法,介绍了常用的电偶真空计、电离真空计的工作原理,以及高真空在真空包装、太空制药等方面的应用。最后,总结了高真空的测量方法并对真空技术的应用前景做了展望。高真空技术的广泛应用及其可靠性指标体系的日益健全,要求学术界对其获得和测量给出更高的技术。因此,高真空的获得和测量对人们生活、生产是至关重要的。随着科学的发展,真空将会带给我们更多的便利和更大的惊喜。
关键词:高真空; 真空泵;真空计; 高真空的应用
目录
1 引言 1
2 真空技术的基础知识 1
3 高真空的获得——真空泵 2
机械泵的工作原理 2
油扩散泵的结构与工作原理 4
4 高真空的测量——真空计 5
温差电偶真空计的原理 5
热阴极电离真空计的原理 6
5 真空计的检漏与系统密封 6
6 高真空的应用 7
真空包装 7
太空制药 8
真空镀膜 8
8
9
结论 10
参考文献 12
1 引言
真空技术作为一门交叉性极强的学科,其应用领域已经渗透到包括机械、电子、生物工程、材料科学、表面科学等各行各业之中。特别是近年来,一些新兴技术的飞速发展,给真空技术提供了越来越广阔的应用舞台。
随着真空技术发展的日趋成熟,工业生产和科学研究上对真空度的要求越来越高,小到真空吸盘,大到高能粒子加速器都要涉及真空的概念及技术。通过分析影响真空度的主要因素及其影响规律,针对不同的影响因素提出各自有利真空获取和维持的解决方案,并将各措施具体地与抽真空工艺过程控制各环节相匹配,从而制定出较为科学的现行抽真空工艺流程已显得十分重要。
文章以历史发展为基础,探讨真空技术的一些基础知识和从发现、获得、测量、检漏到应用的几个重要问题,从而使人们能更深入地了解真空技术的重要性、研究现状和未来发展前景。
通常所说的“真空”并不空,里面存在一定浓度的气体分子,因此,可以按气体浓度的大小来表示“真空”的程度。但是,多数情况下直接用浓度表示真空稀薄的程度不方便,而是用气压来表示真空
度,气压的单位是帕,用符号表示为Pa,lPa=lN/m2,latm=×105Pa。
就物理现象来说,粗真空以分子相互碰撞为主;低真空中分子相互碰撞和分子与器壁碰撞不相上下;高真空时主要是分子与器壁碰撞
;超高真空下分子碰撞器壁的次数减少而形成一个单分子层的时间已达到数分钟以上;极高真空时分子数目极为稀少以致统计涨落现象比较严重(大于5%),经典统计规律产生了偏差。
2高真空的获得——真空泵
用来获得真空的器械简称为真空泵。各级真空均可通过各种真空泵来获得。目前,真空泵可分为两种:外排型和内吸型。所谓外排型是指将气体排出泵体之外,如旋片式机械泵、油扩散泵和分子泵等;内吸型是指将气体吸附在泵体之内的某一固体表面上,如吸附泵、离子泵和冷凝泵等。但无论何种泵,都不可能在整个真空范围内工作,图1标出了它们适合的工作范围。从图中可以看出,有些泵可直接从大气压下开始工作,但极限真空度都不高,如机械泵和吸附泵,通常这类泵用作前级泵;而有些泵则只能在一定的预备真空条件下才能开始正常工作,如油扩散泵、离子泵等,这类泵需要前级泵配合,可作为高真空泵。
图1 真空泵的压强范围
3 高真空的测量——真空计
测量真空度的仪器为真空计。
由于真空度覆盖了十几个数量级的范围,一种真空计难以测量如此宽范围的真空度,所以需要不同种类的真空计。每一种真空计都只能测量