实验七：真空的获得与测量
7-1 真空获得与测量实验
7-1 真空的获得与测量实验引言真空技术已成为先进的科学技术之一，被广泛应用于工业生产、科学研究的各个领域。
它与电子管真空工业、原子能、宇宙航行及空间科学研究、表面物理研究、微电子学等有着紧密地联系。
真空技术的主要环节和基础是真空的获得，真空的测量及真空检漏等，通过本实验我们将对这些实验的方法和手段进行初步的学习和了解。
实验预习1． 学习旋片式机械真空泵、油扩散泵的工作原理；2． 了解真空的获得与测量实验系统及实验注意事项。
实验目的1．通过低真空的获得，学习使用旋片式机械真空泵和测量低真空的热偶计。
掌握测量容器的体积比。
2．通过高真空的获得，学习使用油扩散真空泵和测量高真空的电离真空计。
3．了解玻璃管和金属在高真空中的放气现象和去气方法。
4．通过制作放电管，掌握对放电管充气方法，观察放电管放电现象，并计算最佳放电时放电管内的气压差。
4．测量氦（或氖）放电管光谱，并进行光谱分析（选做）。
实验装置一、真空系统该实验装置由被抽真空的容器，旋片式机械真空泵和油扩散真空泵，测量真空度的热电偶真空计、电离真空计，不锈波纹钢管道和真空阀门所连成的一个整体系统称为真空系统。
系统结构如图7-1-1所示。
TG 1、TG 2——热偶真空规管， IG ——电离真空规管；A 、B 、C ——真空容器；1V ——油扩散泵蝶阀，2V 、3V 、4V 、6V 、8V 、9V 、10V 、11V ——角阀，5V ——针形阀， 7V ——电磁真空压差阀，12V ——三通阀，13V 、14V ——两级压力调节器；H ——加热炉，C T ——加热炉温度计扩散泵 机械泵差压传感器I 差压传感器II加热炉充气瓶放电管 充气连接管通大气图7-1-1 真空获得与测量实验系统结构图1．低真空系统。
该部分实验利用理想气体波义耳定律测量容器A 和容器B 的容积比。
低真空通过旋片机械泵获取，连接在机械泵上的电磁阀在接通电源时将抽气口与被抽系统接通，停泵时，割断泵与被抽系统的连接，而与大气相通，防止机械泵返油。
真空获得与测量实验报告
真空获得与测量(实验报告)【摘要】真空是指低于大气压力的气体的给定空间。
本文就真空的获得与真空的测量展开讨论，探究这两种技术的基本原理和方法，并对有关设备仪器的使用方法和构造机理进行简要的介绍和分析。
通过对本实验的操作，使我们对电子衍射仪有了初步的认识，为电子衍射实验打好基础。
【关键词】机械泵、油扩散泵、电离真空计、电偶真空计、真空度。
【引言】真空是指低于大气压力的气体的给定空间，即每立方厘米空间中气体分子数大约少于两千五百亿亿个的给定空间。
真空是相对于大气压来说的，并非空间没有物质存在。
用现代抽气方法获得的最低压力，每立方厘米的空间里仍然会有数百个分子存在。
气体稀薄程度是对真空的一种客观量度，最直接的物理量度是单位体积中的气体分子数。
气体分子密度越小，气体压力越低，真空就越高。
但由于历史原因，量度真空通常都用压力表示。
在真空实用技术中，真空的获得和测量是两个最重要的方面，在一个真空系统中，真空获得的设备和测量仪器是必不可少的。
目前常用的真空获得设备主要有旋片式机械真空泵、油扩散泵、涡轮分子泵、低温泵等。
真空测量仪器主要有U型真空计、热传导真空计、电离真空计等。
随着电子技术和计算机技术的发展，各种真空获得设备向高抽速、高极限真空、无污染方向发展。
各种真空测量设备与微型计算机相结合，具有数字显示、数据打印、自动监控和自动切换量程等功能。
【正文】真空的获得需要许多器材的配合使用，譬如：真空泵，真空计等。
首先，我们必须对这些器材的内部机理和使用方法做初步的了解，否则盲目地操作会导致仪器的损坏和实验的失败。
（一）真空泵包括机械泵和油扩散泵。
实验室中采用的是旋片式机械泵，其工作原理比较简单。
油扩散泵的工作原理和操作注意事项比较复杂。
（1）油扩散泵的一侧有两个水孔，供冷却水流进流出之用。
在实验过程中，冷却水流量的选择非常重要。
冷却水打开的时间一般在油扩散泵开启之前，因为油扩散泵的加热时间需要四十分钟，所以开始时冷却水的流量可以选择小些，这样可以达到节约水的目的。
真空的获得和测量
4.测量P－t关系曲线并求粗真空下的机械泵的 抽速。
5．观察真空中木块与羽毛的落体现象。
五、思 考 题
1.放大气入系统时,放气要缓慢,为什么?
2.热偶真空计的原理是什么？
真空的获得和测量
实验简介
目前真空技术的应用已十分广泛，光学、 微电子学、电子计算机、超导等方面需要 用真空镀膜；医药工业和电气工业需要真 空冷冻干燥；化工冶金、焊接、热处理等 也要真空技术；在原子能、可控热核反应、 电子显微技术、质量分析仪、表面物理方 面真空技术也是必不可少；真空技术已成 为物理学的基本手段和必备的知识。
一、实验目的
1．学习高真空的获得与测量方法。 2．熟悉有关设备和仪器的使用方法。
二、实验仪器
1. 真空装置 2. 机器泵
机器泵
3.真空计
真空计
三、实验原理
1．真空的获得 获得真空用真空泵。真空泵按工作条件的 不同分为两类：能够在大气压下工作的真 空泵称为初级泵（如机器泵），用来产生 预备真空，需要在预备条件下才能工作的 真空泵称为次级泵（如扩散泵），次级泵 用来进一步提高真空度，获得高真空。
2．真空的测量
真空计是测量真空系统中气体压强的仪器， 种类很多，这里介绍的复合真空计是常见 的一种，复合真空计是由温差电偶真空计 与热阴极电离真空计组合而成。
四、实验内容
1.开ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ仪器后，仪器显示真空度。
2.实验用的真空系统原已保持一定真空真,开 动机械泵（接通马达电源）前,应缓慢地将 大气放入系统。 3.开动机械泵后，启动计时秒表，每隔30秒 记录一个压强值。
真空获得与测量实验报告
真空获得与测量实验报告真空获得与测量实验报告引言：真空技术在科学研究、工业生产和医学诊断等领域具有重要的应用价值。
为了获得高质量的真空环境，科学家们进行了一系列的实验研究。
本实验旨在探究真空获得的方法和真空度的测量。
一、真空获得的方法1.机械泵机械泵是最常用的真空获得装置之一。
它通过机械运动将气体从容器中抽出，从而降低压力。
机械泵适用于中低真空范围，操作简便，但不能获得高真空。
2.扩散泵扩散泵是一种能够获得高真空的装置。
它通过将气体分子扩散到高速运动的喷嘴上，再通过冷凝或吸附的方式将气体排出。
扩散泵在高真空实验中具有广泛应用，但需要较长的预抽时间。
3.离心泵离心泵是一种利用离心力将气体从容器中排出的装置。
它适用于高真空获得，具有较高的抽速和较短的预抽时间。
离心泵广泛应用于科学研究和工业生产领域。
二、真空度的测量1.毛细流量法毛细流量法是一种常用的真空度测量方法。
它利用毛细管中气体流动的特性来测量真空度。
通过测量气体经过毛细管的流量和压差，可以计算出真空度的大小。
2.热导法热导法是一种基于热传导原理的真空度测量方法。
它利用热传导的速率与气体压力之间的关系来测量真空度。
通过在真空容器中加热一个导热体，测量导热体的温升和导热速率，可以计算出真空度的数值。
3.离子化法离子化法是一种基于气体分子电离的真空度测量方法。
它利用电离电流与气体压力之间的关系来测量真空度。
通过在真空容器中加入一个电离器，测量电离电流的大小，可以计算出真空度的大小。
结论：通过本次实验，我们了解了真空获得的方法和真空度的测量方法。
机械泵、扩散泵和离心泵是常用的真空获得装置，分别适用于不同的真空范围。
毛细流量法、热导法和离子化法是常用的真空度测量方法，各有优缺点。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的真空获得装置和真空度测量方法，以获得高质量的真空环境。
参考文献：[1] 朱玉涛, 梁军. 真空技术与应用[M]. 北京: 科学出版社, 2011.[2] 陈伟, 张磊. 真空技术实验指导[M]. 北京: 高等教育出版社, 2019.[3] 李明, 王丽. 真空度测量方法的比较与分析[J]. 仪器仪表学报, 2018, 39(4): 1-8.。
真空获得与测量实验一、实验目的本实验的目的是利用真空获得与
真空获得与测量实验一、实验目的本实验的目的是利用真空获得与测量系统研究高真空的获得过程及该系统真空度随时间的变化率。
二、 实验仪器真空室、机械泵、分子泵、分子泵控制电源、热偶规、电离规、冷水机。
三、实验原理3.1 真空的基本知识1)真空及其单位所谓真空是指低于一个大气压的气体空间。
同正常的大气相比，是比较稀薄的气体状态。
当气体处于平衡时，可得到描述气体性质的气体状态方程，即 nkT p = （3-1） 或RT Mm pV =（3-2） 式中，p 为压强(Pa)；n 是气体分子密度(个／m 3)，V 为体积(m 3)；M 为气体分子量(kg/mol)；m 是气体质量(kg)；T 是绝对温度(K)；k 是玻尔兹曼常数(1.38×10-23J/K)；R 为气体普适常数(8.314J ／mol ．K)，也可用R ＝N A ．k 来表示，N A 是阿伏伽德罗常数(6.023×1023个／mol)。
于是，由式(3—1)可得Tp n 22102.7⨯= (3-3) 由式(3—3)可知，在标准状态下．任何气体分子的密度约为3×1019个／cm 3。
即使在p=1.3×10-11Pa 这样很高的真空度时，T=293K ，则n ＝4×103个／cm 3。
因此，所谓真空是相对的，绝对的真空是不存在的。
通常所说的真空是—种“相对真空”。
在真空技术中对于真空度的高低，可以用多个参量来度量，最常用的有“真空度”和“压强”。
此外，也可用气体分子密度、气体分子的平均自由程、形成一个分子层所需的时间等来表示。
“真空度”和“压强”是两个概念，不能混淆．压强越低意味着单位体积中气体分子数愈少，真空度愈高，反之真空度越低则压强就越高。
由于真空度与压强有关，所以真空的度量单位是用压强来表示。
在真空技术中，压强所采用的法定计量单位是帕斯卡(Pascal)，系千克米秒制单位，简称帕(Pa)，是目前国际上推荐使用的国际单位制( SI)。
真空的获得与测量实验报告
真空的获得与测量实验报告摘要本实验利用机械泵和扩散泵来获得高真空状态，由复合真空计测量被抽容器所能达到的真空度。
通过本实验我们了解了真空的获得与测量以及相关仪器的工作原理，掌握了初级真空、高真空的获得与测量的基本方法。
本实验重点就是注意事项，通过本次实验不仅仅掌握了本实验仪器的注意事项，并且了解了对于实验仪器的注意事项分析方法。
关键词机械泵，扩散泵，真空计，高真空正文1643年，意大利物理学家托里拆利(E.Torricelli)首创著名的大气压实验，获得真空。
1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名的马德堡半球试验。
真空技术在工业生产和科学研究中广泛的应用。
真空技术主要包括真空的获得、测量和检查漏气等方面的内容。
目前，真空技术在近代尖端科学技术，如高能粒子加速器、大规模集成电路、表面科学、薄膜技术、材料工艺和空间技术等工作中都占有关键的地位，在一般工业生产中的应用则种类繁多，包括化学工业、医学工业、制盐制糖工业、食品工业、电子工业等。
一、原理简析及仪器设备简介真空状态下气体的稀薄程度称为真空度，通常用压力值表示。
真空度越高，气体压强越低，气体分子越稀少。
根据压强值的不同，大致可分为五个区域：粗真空760～10托，低真空10～10-3托，高真空10-3～10-8托，超高真空10-8～10-12托，极高真空小于10-12托。
（一）真空的获得实验中利用机械泵和扩散泵来获得高真空状态。
下面对它们进行一下简单的介绍。
1．机械泵机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的容积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空的泵。
机械泵目前常用的是旋片式机械泵。
使用机械泵时应注意：①应经常保持油位在油标线附近，以保持其良好的密封性。
②开启机械泵时，应保证电源之三相均有良好的电接触，应使转子转动方向与箭头方向一致(顺时针)，不得反转。
③保持泵内清洁，防止异物落入。
④泵运转过程中，操作者不得离开，一旦电源发生故障应及时处理。
真空的获得和测量
真空的获得和测量一、 实验目的1．了解基本的真空系统的结构2．了解低真空的获得设备－机械泵的原理及使用3．了解热传导真空计、U型真空计、高频火花真空测定仪的原理及使用二、 实验原理真空系统是指压强小于1个大气压的系统。
1．真空的获得（1） 机械泵课件中有详细的介绍，该部分内容要求学生自学。
（2） 扩散泵（本次实验中并未使用，给学生简单介绍）扩散泵是靠油的蒸发－喷射－凝结重复循环来实现抽气的，由于射流具有高流速（约200m/s），高的蒸汽密度，且扩散泵油分子量大（300～500），故能有效的带走气体分子。
气体分子被带往出口处再由机械泵抽走。
2．真空的测量测量真空的仪器种类很多，本实验选用U型压力计、热偶真空计和高频电火花真空测定仪。
（1） 水银U型压力计构造简单，无需校准，可以在气压不太低时使用。
一般压力计一端封闭，另一端接入真空系统，封闭断为真空，这样压力计可直接指示总压力，两边水银柱的高度差即为总压力。
对于精密工作则需进行温度修正。
对于压力较低（低于103Pa）的测量，油压力计比水银压力计更精确，因为油的密度低得多，绝对压力由下式给出P=ρ油gh式中h是油压力计的读数。
（2） 热偶真空规的原理是利用在低气压下气体的热导率与压强之间的依赖关系。
在玻璃管中封入加热丝及两根不同金属丝制成一对热电偶。
当加热丝通以恒定的电流时，热丝的温度一定，当气体压强降低时，O点温度升高，则热电偶两端的热电动势增大，由外接毫伏计读出电压升高，压强与热电动势并非线性关系。
热偶真空计的测量范围大约在100～10-1Pa之间，它不能测量再低的压强，这是因为当压强更低时，热丝的温度较高，此时气体分子热传导带走的热量很小，而由热丝引线本身产生的热传导和热辐射这两部分不再与压强有关，因此就达到了测量下限。
（3） 高频电火花真空测定仪（捡漏仪）是一种粗略测量玻璃真空系统的仪器，接通电源后，调节放电火花间隙，当产生击穿放电时，将高频放电探头在被抽容器处不停的移动。
2010真空的获得和测量 实验报告
真空的获得与测量摘要真空技术主要包括真空获得、测量及检漏。
对于不同的真空范围，分别采用不同的仪器设备。
本实验用机械泵与扩散泵串联而成的高真空机组来获得真空，由复合真空计测量被抽容器所能达到的真空度。
高频火花探漏器可用以判断非金属部件是否漏气，并可粗略地估计一定的真空范围。
关键字真空的获得真空的测量真空检漏引言“真空”泛指低于一个大气压的气体状态。
目前，真空技术在近代尖端科学技术，如高能粒子加速器、大规模集成电路、表面科学、薄膜技术、材料工艺和空间技术等工作中都占有关键的地位，在一般工业生产中的应用则种类繁多，包括化学工业，医学工业，制盐制糖工业，食品工业，电子工业等。
超高真空还促进了半导体器件、大规模集成电路和超导材料、纳米材料等的发展。
为了了解真空技术的基本知识，掌握高真空的获得和测量的基本原理和方法，我们进行真空技术的基本功训练。
正文一、真空技术的发展1643年，意大利物理学家托里拆利发现，真空和自然空间有大气和大气压力存在。
1650年，德国的盖利克制成活塞真空泵。
1654年，他在马德堡进行了著名的马德堡半球试验，这个试验证明，空间有大气存在，且大气有巨大的压力。
19世纪中后期，英国工业革命的成功，促进了生产力和科学实验发展，同时也推动了真空技术的发展。
1850年和1865年，先后发明了汞柱真空泵和汞滴真空泵，从而研制成了白炽灯泡（1879）、阴极射线管（1879）、杜瓦瓶（1893）和压缩式真空计（1874）。
压缩式真空计的应用首次使低压力的测量成为可能。
20世纪初，真空电子管出现，促使真空技术向高真空发展。
1935～1937年发明了气镇真空泵、油扩散泵和冷阴极电离计。
这些成果和1906年制成的皮拉尼真空计至今仍为大多数真空系统所常用。
1940年以后，真空应用扩大到核研究（回旋加速器和同位素分离等）、真空冶金、真空镀膜和冷冻干燥等方面，真空技术开始成为一个独立的学科。
第二次世界大战期间，原子物理试验的需要和通信对高质量电真空器件的需要，又进一步促进了真空技术的发展。
真空获得与测量实验报告
真空获得与测量一、实验目的1．掌握高真空的获得和测量的基本原理及方法；2．了解真空玻璃系统的结构；熟悉真空泵、真空计的原理二、实验仪器DH2010型多功能真空实验仪（机械泵、扩散泵、真空腔、真空计、各类计量工具）三、实验内容1.使用抽真空设备，获得高真空环境；2.使用真空计进行真空测量；3.利用有限条件估算真空泵的抽气速率。
四、实验步骤因为涉及到使用较大功率的电源，多种真空泵的组合使用，以及高温加热装置，因此在操作设备进行放电实验前，需要教师指导相关的安全须知。
在实验中，操作应要严格按照以下步骤进行：左侧为油扩散泵和真空腔体，右侧为真空系统操作和真空检测复合控制面板。
1.检查仪器的冷却水，气路是否连接正确；2.关闭真空腔的泄气阀；3.打开冷却水系统，打开真空系统总电源，打开真空计电源；4.将工作状态拨键调节至“机械泵”,打开机械泵，对真空腔进行抽气；5.观察真空计(热偶规)示数达到稳定，即机械泵工作效率达到极限，先将工作状态拨键调节至“扩散泵”,在将扩散泵同真空腔之间的阀门打开；6.扩散泵接入至真空系统内，机械泵持续工作，对扩散泵的空间进行抽气；7.观察真空计(热偶规)示数再次达到稳定，将工作状态拨键调节至“扩散泵工作”,按加热键；8.检查加热炉是否正常工作，确认正常后将加热炉缓慢上升接近扩散泵；9.加热炉加热扩散泵，观察真空计(电离规)示数，并记录真空计的示数变化，每10S记录一个值，直至真空计示数不再变化；10.完成数据记录后，关闭真空计(电离规)电源，再按加热键，停止加热，并将加热炉缓慢下降，将工作状态拨键调节至“扩散泵”;11.关闭扩散泵同真空腔之间的阀门后，将工作状态拨键调节至“机械泵”;12.待腔体彻底冷却后，关闭总电源，关闭冷却水系统；13.记录真空腔体的体积，并根据所记录的数据，对扩散泵的抽气速率进行计算。
实验必须由指导教师在的情况下进行，确保实验过程安全、顺利。
五、数据处理方法一：利用公式S=−V lnP2/P1t2−t1粗略求得平均抽气速率。
真空的获得与测量实验报告
真空的获得与测量【摘要】：在真空实用技术中，真空的获得和测量是两个最重要的方面，在一个真空系统中，真空获得的设备和测量仪器是必不可少的。
目前常用的真空获得设备主要有旋片式机械真空泵、油扩散泵、涡轮分子泵、低温泵等。
真空测量仪器主要有U 型真空计、热传导真空计、电离真空计等。
随着电子技术和计算机技术的发展，各种真空获得设备向高抽速、高极限真空、无污染方向发展。
真空技术已应用于电子技术、航空航天技术、加速器、微电子、工农生产、日常生活等各个领域。
本实验主要是了解最基本的真空系统的结构，尤其是低真空系统的结构，了解低真空的获得设备－机械泵以及热传导真空计、U 型真空。
【关键词】：真空泵，真空获得，测量，真空计 【前言】：“真空”泛指一个大气压的气体状态。
随着各门科学技术的迅速发展和相互渗透，真空作为一门单独的学科已显得尤为重要，它与电真空工业、原子能、宇宙航行及空间科学研究、表面物理研究、微电子学及真空冶金等有着密切联系并有着广泛地应用。
真空技术的主要环节和基础是真空的获得、真空的测量及真空检漏等。
【正文】：真空环境的获得往往需要不同种类的真空泵联合使用。
真空泵的基本原理：当泵工作后，形成压差，p 1 > p 2，实现了抽气。
按获得真空方法的原理不同，可将真空泵分为两大类，即输运式真空泵和捕获式真空泵。
输运式真空泵采用对气体进行压缩的方式将气体分子输运至真空系统之外，而捕获式真空泵则依靠在真空系统内凝集或吸附气体分子的方式将气体分子捕获，而提高真空系统的真空度。
输运式真空泵又分为机械式气体输运泵和气流式气体输运泵。
真空泵的主要参数： A)抽气效率S=1P P tV =∆∆定义为泵的进气口任意给定压强下，单位时间内流入泵内的气体体积。
或表示为S=PQ ，其中Q 为单位时间内流入泵的气体量。
泵的抽气效率S 并不是常数，随P 变化。
B)极限压强 Pu （极限真空）C)最高工作压强PmD)工作压强范围（Pu —Pm ）：泵能正常工作的压强范围 （一）真空的获得1、机械泵机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的容积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空的泵。
真空的获得与测量
真空的获得与测量一、实验目的1、学习真空的基础知识，了解常用真空泵、真空规；2、学习使用机械泵对定容容器抽真空，并用真空计测量真空，计算有效抽速；3、学习使用静态升压法来检测真空系统漏率并判断漏气来源。
二、实验原理1、真空的基本概念（1）真空：低于一个大气压的气体状态。
自然真空：气压随海拔高度增加而减小，存在于宇宙空间。
人为真空：用真空泵抽掉容器中的气体。
（2）真空量度单位1标准大气压=760mmHg=760Torr =1.013×105Pa ，1Torr=133.3Pa（3）真空区域的划分目前尚无统一规定，常见的划分为：粗真空 105-103 Pa ；低真空 103-10-1 Pa ；高真空 10-1-10-6 Pa ；超高真空 10-6-10-10 Pa；极高真空 <10-10 Pa 。
2、真空的获得——真空泵（1）原理：如图所示，当泵工作后，形成压差，p1 >p2，实现了抽气。
（2）真空泵的分类气体传输泵是一种能将气体不断地吸入并排出泵外以达到抽气目的的真空泵，例如旋片机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。
气体捕集泵是一种使气体分子短期或永久吸附、凝结在泵内表面的真空泵，例如分子筛吸附泵、钛升华泵、溅射离子泵、低温泵和吸气剂泵。
（3）旋片机械泵旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。
在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。
旋转时，靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。
工作原理：吸气—压缩—排气，定子浸在油中起润滑，密封和堵塞缝隙的作用。
主要参量：抽速和极限压强。
由于极限压强较高，常用做前级泵(预抽泵)。
3、真空测量——电阻真空计在热偶真空规中，在作为热丝的Pt丝中通过恒定强度的电流。
在达到热平衡以后，电流提供的加热功率与通过空间热辐射、金属丝热传导以及气体分子热传导而损失的功率相等，因而热丝的温度将随着真空度的不同而呈现有规律的变化。
真空获得与测量实验报告
真空的获得与测量物理092班郑祥赛 09180235 摘要：真空技术主要包括真空获得、测量及检漏。
对于不同的真空范围，分别采用不同的仪器设备。
本实验用机械泵与扩散泵串联而成的高真空机组来获得真空，由复合真空计测量被抽容器所能达到的真空度。
高频火花探漏器可用以判断非金属部件是否漏气，并可粗略地估计一定的真空范围。
关键词：真空真空获得真空测量油扩散真空计引言：空间真空测量技术是与人类探索和开发宇宙空间的进程紧密相连的。
人类从地面出发，向深度宇空进军，要经历宽广的气体压力变化，空间科学研究的对象正是处在这样的环境之中。
因此，对宇空真空环境的度量和探测，也就成为空间科学中的研究内容。
真空是用排出或捕获气体分子的方法、使容器中气相分子数目减少来获得的。
抽气可由真空泵、阱和消气剂来完。
真空测量通常是指稀薄气体全压的测量。
用于测量真空度的仪器称为真空规或真空计。
本实验就实验室常用的真空获得工具以及测量仪器进行实验介绍以及使用注意事项的介绍。
正文：1、真空的获得真空的获得是由真空泵来完成的。
一般真空实验使用的是机械泵和扩散泵，用于超高真空的是钛升华泵和低温泵。
真空泵的基本原理：当泵工作后，形成压差，p1 > p2，实现了抽气。
真空泵按其工作机理可分为排气型和吸气型两大类。
排气型真空泵是利用内部的各种压缩机构，将被抽容器中的气体压缩到排气口，而将气体排出泵体之外，如机械泵、扩散泵和分子泵等．吸气型真空泵则是在封闭的真空系统中，利用各种表面（吸气剂）吸气的办法将被抽空间的气体分子长期吸着在吸气剂表面上，使被抽容器保持真空，如吸附泵、离子泵和低温泵等。
2、真空的测量一般实验室常用由热耦真空计和电离真空计合在一起的复合真空计。
它是由热耦规管、电离规管和电测系统而构成的。
实验方案：以XK-200型真空系统为例：1、开机械泵，将三通阀向里推至死点2、开启真空计测量前级低真空，开机预热一定的时间后，将“加热—测量”开关置于“测量”位置（有两个测量档，先置于其中任意一档）。
真空的获得与测量实验报告
真空的获得与测量实验报告真空的获得与测量实验报告引言：真空是指在一定空间内没有气体分子的状态。
在科学研究和工业生产中，真空的获得和测量是非常重要的。
本文将探讨真空的获得和测量方法，并介绍相关实验的结果和分析。
一、真空的获得方法1. 抽气法抽气法是最常见的获得真空的方法之一。
实验中，我们使用了一台真空泵，通过泵的作用将容器内的气体抽出，从而形成真空环境。
实验中，我们选择了机械泵和分子泵的组合，以提高抽气速度和真空度。
2. 管道密封法管道密封法是指通过对容器进行密封，防止气体进入或逸出，从而形成真空环境。
在实验过程中，我们使用了高质量的密封材料，如橡胶密封圈和金属密封垫片，以确保容器的密封性。
二、真空的测量方法1. 粗真空测量粗真空是指真空度较低的状态，通常用毫米汞柱（mmHg）或帕斯卡（Pa）来表示。
实验中，我们使用了粗真空计来测量真空度。
粗真空计基于压力的测量原理，通过测量气体分子对容器壁的撞击力来确定真空度。
2. 高真空测量高真空是指真空度非常高的状态，通常用帕斯卡（Pa）或托（Torr）来表示。
实验中，我们使用了离子计和热导计来测量高真空。
离子计基于气体分子电离的原理，通过测量电离电流来确定真空度。
热导计则基于气体分子传导热量的原理，通过测量传导热量的变化来确定真空度。
三、实验结果与分析在实验中，我们成功地获得了粗真空和高真空环境，并使用相应的测量仪器进行了真空度的测量。
实验结果显示，通过抽气法和管道密封法，我们可以获得不同程度的真空环境。
在粗真空测量中，我们使用了粗真空计进行测量。
实验结果显示，真空度随着抽气时间的增加而增加，但在一定时间后趋于稳定。
这表明，通过抽气法可以获得一定程度的真空度，但无法达到高真空的状态。
在高真空测量中，我们使用了离子计和热导计进行测量。
实验结果显示，离子计和热导计的测量结果相近，并且真空度随着抽气时间的增加而逐渐增加。
这表明，通过抽气法和使用适当的测量仪器，我们可以获得较高的真空度。
真空的获得与测量
实验 4-1一、基本知识真 空 的 获 得 与 测 量1、真空度量单位和区域的一般划分 真空度是对气体稀薄程度的一种客观度量， 最直接的物理量应该是每单位体积中的分子 数，但由于历史的原因，真空度的高低通常以气体的压强来表示。
气体压强越低，真空度就 越高，气体压强越高，真空度就越低。
国际计量大会规定的国际单位制（SI）压强单位是帕斯卡（Pascal） ，简称帕(Pa)。
一帕 等于 1 牛顿/米 2。
早期曾以一毫米汞柱（㎜ Hg）作为压强单位，将 760 ㎜ Hg 规定为一个标 准大气压。
但后来发现汞有七种同位素，纯汞也就没有确定的密度，因此以一毫米汞柱（㎜ Hg） 作为压强单位是不标准的，经第十届国际计量大会规定，改用帕(Pa)来定义标准大气压。
1 标准大气压（ATM）=101325 帕(Pa)，并规定标准大气压的 1/760 称为 1 托（Torr） ： 1 托（Torr）=1标准气压 =133.322 牛顿/米 2=133.322 帕(Pa) 760以帕(Pa)规定的标准大气压是绝对严格的，它在数值上与汞柱规定的“标准大气压”几 乎相等（1 毫米汞柱=1.00000014 托） 。
真空区域的划分， 国际上还没有统一的规定， 国内也不尽一致。
通常分为以下五个区域： 粗真空 低真空 高真空 超高真空 760～10 托（1.013×105～1.333×103 帕） 10～10-3 托（1.013×103～1.333×10-1 帕） 10-3～10-8 托（1.333×10-1～1.333×10-6 帕） 10-8～10-12 托（1.333×10-6～1.333×10-10 帕）极高真空 ﹤10-12 托（1.333×10-10 帕） 2、真空的基本特点 从物理现象来看，粗真空以分子相互碰撞为主，即分子自由程λ≤容器尺寸 d；低真空 则是分子相互碰撞和与器壁碰撞不相上下；高真空时以分子与器壁碰撞为主，即λ》d；超 高真空时分子碰撞器壁的次数已很少了， 形成一个单分子层的时间已达到以分钟计； 极高真 空时分子数已很稀少，统计涨落现象已较严重（﹥5%） ，经典统计规律产生了偏差。
真空的获得与测定
如何获得真空？
目前获得真空的技术方法有两种：
通过某些机器的运动把气体直接从密闭容器排出，常被 称为真空泵
通过物理、化学等方法将气体分子吸附或冷凝在低温表 面上。
真空泵的分类
气体传输泵： 能使气体不断的吸入和排出，借以达到抽气目的的真空 泵 气体捕集崩： 使气体分子吸附或凝集在泵的内表面上，从而减小了容 器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵
真空的获得与测定
主讲人——卢婷——唐星宇
目录
• 什么是真空？
• 为什么需要获得真空？ • 如何划分真空的级别？ • 怎样获得真空？ • 怎样测量真空度？
什么是真空？
• 本指没有任何实物粒子存在的空间，但什么都不存在的空 间是不存在的。 • 物理上的真空实际上是一片不停波动的能量之海，当能量 达到波峰，能量转化为一对对正反基本粒子，当能量达到 波谷时，一对对正反基本粒子相互湮灭，转化为能量。 • 工业上的真空指的是气压比一标准大气压小的气体空间， 是指稀薄的气体状态。
电离真空计：板极电流的大小， 取决于电子在阴极和栅极之间的 碰撞分子使其电离的数目，该数 目正比于气体的浓度即气体的压 强。测量范围10¯¹-10¯⁶
二、实验步骤
二、实验步骤
谢 谢
转子沿着箭头方向所示旋转， 进气口方面容积逐渐扩大而 吸入气体，同时缩小排气口 方面容积，将已吸入的气体 压缩从排气口排出 极限压强：最低压强10¯¹Pa
一、实验原理 2、真空的测量：热电偶真空计 电离真空计
测量范围：10¯⁶-10
热电偶真空计： 在恒定的电流下， 加热丝的温度高 低取决于真空度， 压强越大，气体 传导热量越多， 加热丝的温度越 低，伏安表测出 的热电动势越小。 测量范围1010¯¹Pa
7-1真空的获得及其测量实验报告
7-1真空的获得及其测量实验报告近代物理实验报告指导教师：得分：实验时间： 2009 年 09 月 17 日，第 3 周，周四，第 5-8 节实验者：班级材料0705 学号 200767025 姓名童凌炜同组者：班级材料0705 学号 2007670 姓名实验地点：综合楼 504实验条件：室内温度℃，相对湿度 %，室内气压实验题目：真空的获得及其测量实验仪器：（注明规格和型号）机械泵（2XZ-4直联高速旋片式真空泵），油扩散泵，FZH-2B 型复合真空计，火花检漏器，玻璃真空系统实验目的：1.了解获得真空的常用方法，学会使用机械泵和油扩散泵的必要知识2.掌握玻璃真空系统的操作步骤3.学会利用膨胀法标定热偶真空规管的原理和操作方法实验原理简述：1.真空的获得及相关设备1.1 机械泵机械泵可以从大气压开始工作，常用来获得高真空泵的前级真空和高真空系统的预备真空，类型有很多种，在实验室中常用的为“旋片式机械泵”。
旋片式机械泵的基本原理是用机械力量带动装有可活动旋片的偏心轮，在气室内旋转运动时重复改变气室内隔间的体积，从而起到将待真空空间内的气体抽入气室内并排出至大气，得到真空环境的作用。
1.1.1 气镇的作用及其原理“气镇”指在排气口附近所开的小孔，适时向气室内放入一定量的大旗，使得抽来的气体中的蒸汽在尚未达到饱和分压时便顶开阀门放弃，防止蒸汽在气室内液化，影响泵油质量，并且造成腐蚀。
气镇在泵开始工作初期要打开，之后关闭。
1.1.2 机械泵的重要指标1.1.2.1 极限真空任何系统都不可能达到绝对真空，而一定存在一个最后的最小压强p u，成为极限真空；极限真空决定了该设备制造的真空度最终能否满足系统的要求，是系统的重要指标之一。
旋片式真空泵的极限真空一般为6*10-2Pa ，实验室下约为1Pa 。
1.1.2.2 抽气速率抽气速率的大小决定了该系统达到所需要的真空度所需要的时间。
抽气速率的单位是L ·s -1，抽气速率与泵口的压强大小有关，一般给出的是泵口压强为101325Pa 时的抽气速率1.2 扩散泵油扩散泵是获得高真空常用的设备，其原理是利用沸腾的油蒸汽高速射流，将抽泣端的气体逐层带入喷射的蒸汽流中，并压入排气端或低真空端，由前级真空泵抽走。
真空的获得与测量实验报告
近代物理实验报告真空的获得与测量学院班级姓名学号时间真空的获得与测量【摘要】本实验是运用包括机械泵，油扩散泵等器材制造一个真空的环境，并通过真空计来测量所获得真空的真空度的过程。
在真空实用技术中，真空的获得和测量是两个最重要的方面，而且在运用技术的过程中，真空获得的设备和测量仪器是必不可少的。
【关键词】真空泵，真空计，测量【引言】1643年，意大利物理学家托里拆利(E.Torricelli)首创著名的大气压实验，获得真空。
1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名的马德堡半球试验。
真空技术在工业生产和科学研究中广泛的应用。
真空技术主要包括真空的获得、测量和检查漏气等方面的内容。
真空是一种不存在任何物质的空间状态，是一种物理现象。
在“真空”中，声音因为没有介质而无法传递，但电磁波的传递却不受真空的影响。
事实上，在真空技术里，真空系针对大气而言，一特定空间内部之部份物质被排出，使其压力小于一个标准大气压，则我们通称此空间为真空或真空状态。
1真空常用帕斯卡（Pascal）或托尔（Torr）做为压力的单位。
目前在自然环境里，只有外太空堪称最接近真空的空间。
【实验方案】一、实验原理1．真空的获得真空的获得主要靠真空泵来实现，本实验用机械泵作为主要的真空泵进行实验。
机械泵利用机械旋转产生吸气和排气的过程来获得真空。
常用的是旋片式机械泵。
排气阀采用油封，油在工作室的内表面形成油膜，有利于润滑和A点的密封，但同时也会形成油的蒸气压，限制了机械泵的真空度，并有可能污染真空系统。
为了放置油污染，防止气体倒流，当系统工作一段时间后需要停机，应先关断进气管上的阀门，保持抽气状态，然后给进气管放气，最后才能给机械泵断电。
机械泵的极限真空度为10-1Pa。
当达到极限真空度时，抽气和漏气的速度相等。
真空度不再变化。
油扩散泵是利用气体的扩散性质制作，将扩散泵油加热到沸腾温度，产生大量油气，经过导流管喷出，接着冷凝，重新变成油，返回到蒸发器，气体被机械泵抽走，如此反复，达到连续抽气的目的。
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近代物理实验预习报告学生姓名：学号：专业班级：
实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：
真空的获得与测量
【实验目的】
1.了解真空技术基础。
2.利用机械泵组获得真空，并使用符合真空计测量被抽容器所能达到的真空度。
【实验原理】
空气度是对空气稀薄程度的一种客观度量，单位体积中的气体分子数较少，表明真空度越高。
通常真空度用气体压强来表示，压强越低真空度越高。
按照国际的单位制（SI），压强单位是牛顿/米2，称为帕斯卡，简称帕（Pa）。
表1为不同压强单位的转换标准。
表格 1 不同压强单位的转换比例
单位帕/Pa 托/Torr 毫巴/mbar 标准大气压
1Pa 1 7.5×10-31×10-29.87×10-6
1Torr 133.3 1 1.333 1.316×10-3 1mbar 100 0.75 1 9.87×10-4
1atm 1．013×105760 1.013×103 1
在近代物理实验中通常根据真空度的获得和测量方法的不同，可将真空区域划分为一下五个范围，见表2.
表格 2 真空区域划分
真空区域粗真空低真空高真空超高真空极高真空范围
（Pa）
105～103103～10-110-1～10-610-6～10-12<10-12
抽气系统机械泵
吸附泵
机械泵
吸附泵
扩散泵
分子泵
分子泵
低温泵
离子泵
测量仪器U型管压差计电阻真空计电离规超高真空电离技
热偶真空计潘宁规
真空技术，一般包括真空的获得、测量、检漏以及系统的设计与计算等。
它已发展成为一门独立的科学技术，广泛应用于科学研究、工业生产的各个领域中。
对真空技术的学习和充分掌握已成为一项重要的基本实验技能，以下我们将对真空的获得与测量进行简要介绍。
为了获得真空，就必须设法将气体外子从容器中抽出。
凡是能从容器中抽出气体，使气体压强降低的装置均可称为真空泵，真空泵按其工作机理可分为排气型和吸气型两大类，排气型真空泵是利用内部的各种压缩机构，将被抽容器中的气体压缩到排气口，而将气体排出泵体之外,如机械泵、扩散泵和分子泵等.吸气型真空泵则是在封闭的真空系统中,利用各种表面吸气剂)吸气的办法将被抽空间的气体分子长期吸着在吸气剂表面上,使被抽容器保持真空.如.吸附泵、离子泵和低温泵等。
近代物理实验中对于真空的要求是达到
低真空即可,设备采用的是2XZ-2型旋片式真
空泵,对密封腔体抽除气体而获得真空。
旋片
式机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸
气空腔的容积，使被抽容器内气体的体积不
断膨胀从而获得真空的机械泵。
其工作压强
最低能够达到10-1Pa,属于低真空泵。
它可以
单独使用，也可以作为其他高真空泵或超高
真空泵的前级泵。
其主要结构和外形示意如
图1所示。
如图1所示，旋片式机械泵由定子、转子、
旋片、弹簧等组成，是一.种油封式机械真空
图 1 旋片式机械泵机构图和外形示意图泵。
定子为一圆柱形空腔，空腔上装着进气
管和出气阀门,转子顶端保持与空腔壁相接触,转子上开有槽,槽内安放了由弹簧连接的两个刮板。
当转子旋转时,两刮板的顶端始终沿着空腔的内壁滑动。
整个空腔放置在油箱内。
工作时，转子带着旋片不断旋转,就有气体不断排出,完成抽气作用。
整个泵体必须浸没在机械泵油中才能工作,泵油起着密封润滑和冷却的作用。
测量低压下气体真空度的装置称为真空计。
真空计的种类很多，根据气体产生的压强、气体的枯滞性.动量转换率.热导率、电离等原理可制成各种真空计。
由于被测量的真空度范围很广,一般采用不同类型的真空计分别进行相应范围内真空度的测量。
常用的真空计和应用范国如表3所示。
表格 3 常用真空计和测量范围
真空计测量范围/Pa
U型汞压力计101.325×103～133.322×10-1
油压力计133.322×102～133.322×10-2压缩真空计（麦氏真空计）133.322×10-1～133.322×10-6
热偶规133.322×10-1～133.322×10-3
电离规133.322×10-3～666.61×10-10近代物理实验中真空的测量采用数显式电离真空计和热偶真空计联合作用,用于测量本底真空和工作时的工作气压。
热偶真空计也叫热偶规,通常用来测量低真空,可测范围为10～10-1Pa.它是利用低压下气体的热传导与压强成正比的特点制成的。
电离真空计也叫电离规,是根据电子与气体分子碰撞产生电离电流随压强变化的原理制成的,测量范围为10-1～10-6Pa。
使用时特别注意,当压强高于10-1Pa或系统突然漏气时,电离真空计中的灯丝会因高温很快被氧化烧毁.因此必须在真空度达到10-1Pa以上时,才能开始使用电离真空计。
为了使用方便,常把热偶真空计和电离真空计组合成复合真空计。
【实验装置】
FB7008A型多功能微波等离子体装置(内置机械泵组,热偶真空计,电离真空计)。
【实验步骤】
（1）FB7008A实验装置设计了缺水保护装置,冷却系统缺水时，实验装置除总电源开关，其他系统是无法启动的,这一措施保证了仪器的使用安全。
当首次使用本仪器时，必须把冷却水水箱里加满冷却水。
加水方法是:把小型专用潜水泵放到盛水的容器里,水泵的出水皮管放到冷却水箱里,水泵的电源插头插到机箱内的专用电源插座上,闭合仪器的电源总开关,潜水泵即开始工作,把水加入水箱中,当水位到达目标位时,水箱浮子使水泵专用电源插座自动断电,水位指示灯亮。
这时候,再按下专用电源旁的按钮5s钟,再补充--些管路中需填充的冷却水。
确保水位符合要求。
撤去潜水泵,盖好水箱盖子。
接着可按下冷却键,3min后,制冷系统自动开始工作。
（2）检查确认真空气路的连接是否正常,确认气路连接正常后,进行下一步操作。
（3）按顺序依次打开总电源→冷却水→真空泵,机械泵开始抽本底真空。
抽气5min后，打开热偶真空计,读取被抽容器的真空度并记录数据,每隔30s记录一次数据;随着时间的增加,真空度变化越来越慢,可以适当延长两次数据记录的时间间隔直至真空度达到0.1kPa。
（4）打开电离真空计,读取被抽容器的真空度并记录数据,每隔30s记录一次数据;随着时间的增加,真空度变化越来越慢,可以适当延长两次数据记录的时间间隔直至真空度不再变化。
（5）停止真空度测量,按以下顺序关闭实验装置:先关闭机械泵;再关闭冷却水电源开关;关闭总电源开关。
打开被抽容器的手动放气阀。
【注意事项】
旋片式机械泵可在大气压下启动正常工作，使用时必须注意以下几点:
(1)启动前先检查油槽中的油液面是否达到规定的要求，机械泵转子转动方向与泵的规定方向是否符合(否则会把泵油压人真空系统)。
(2)机械泵停止工作时要立即让进气口与大气相通,以清除泵内外的压差,防止大气通过缝隙把泵内的油缓缓地从进气口倒压进被抽容器(“回油”现象)。
这一操作一般都由与机械泵进气口，上的电磁阀来完成，当泵停止工作时,电磁阀自动使泵的抽气口与真空系统隔绝,并使泵的抽气口接通大气。
(3)泵不宜长时间抽大气,否则因长时间大负荷工作会使泵体和电动机受损。
【思考题】
1.容器抽真空的时间与什么有关?
2.为什么测量真空度时要先打开热偶真空计?先打开电离真空计可能会出现什么结果?
3.本次实验容器达到的真空度属于什么真空范围？。