z真空的获得与测量
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.。
真空获得实验实验报告
真空获得实验实验报告真空获得实验实验报告摘要：本实验旨在通过一系列步骤获得真空，并探究真空的特性和应用。
通过使用真空泵和真空室，我们成功地实现了真空的获得，并观察到了真空对物质的影响。
实验结果表明，真空在科学研究和工业生产中具有重要的应用价值。
引言：真空是指气体压力低于大气压的状态。
在现代科学和工业领域，真空被广泛应用于各种实验和生产过程中。
例如，真空可以用于电子器件的制造、材料表面的处理以及空间科学研究等。
因此，了解真空的获得和特性对于我们深入理解和应用真空技术具有重要意义。
材料与方法：本实验使用了真空泵、真空室、气压计等设备。
首先，我们将真空室连接到真空泵上，并打开泵进行抽气。
随着泵的运行，真空室内的气体逐渐被抽走，形成真空状态。
在实验过程中，我们使用气压计来测量真空室内的气压，并记录下相应的数据。
结果与讨论：通过实验，我们成功地获得了一定程度的真空。
在真空泵开始运行后，我们观察到气压计指针逐渐下降，表示真空室内的气压在不断降低。
当气压计指针稳定在一个较低的数值时，我们可以判断真空已经获得。
此时，真空室内的气压已经低于大气压，形成了真空状态。
在真空状态下，我们还进行了一些实验观察。
首先，我们将一个密封的容器放入真空室中，然后打开容器内的阀门。
由于容器内的气压低于外部环境的气压，气体从外部进入容器内，导致容器内的气压逐渐上升。
这个实验说明了真空对气体的吸附和扩散的影响。
此外，我们还观察到了真空对物质的其他影响。
我们将一小块橡胶放入真空室中，随着真空的形成，橡胶逐渐变硬并失去弹性。
这是因为真空状态下，橡胶内部的气体被抽走，导致橡胶结构发生变化。
类似地，我们还观察到了其他材料在真空状态下的性质变化，如液体的沸点降低和固体的蒸发加速等。
结论：通过本实验，我们成功地获得了真空，并观察到了真空对物质的影响。
真空在科学研究和工业生产中具有广泛的应用，如电子器件制造、材料处理和空间科学研究等。
因此，了解真空的获得和特性对于我们深入理解和应用真空技术具有重要意义。
真空的获得与测量
云南大学物理实验教学中心实验报告课程名称：近代物理实验实验项目：真空的获得与测量学生姓名：朱江醒学号： 20051050148 物理科学技术学院物理系2005级数理基础科学专业指导教师：葛茂茂实验时间： 2007年 12月 23 日 8 时 30 分至12时 30 分实验地点：物理馆实验类型：教学(演示□验证□综合□设计□) 学生科研□课外开放□测试□其它□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．实验原理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。
1．高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。
（1）机器泵一般采用油封转片式机器泵，在圆柱形气缸（定子）内有偏心圆柱作为转子，当转子绕轴转动时，其最上部与气缸内表面紧密接触，沿转子的直径装有两个滑动片（简称滑片），其间装有弹簧，使滑动片在转子转动时与气缸内表面紧密接触，当转子沿箭头所指方向转动时，就可以把被抽容器内的气体由进气管吸入而经过排气孔，排气阀排出机械泵。
为了减少转动摩擦和防止漏气，排气阀及其下部的机械泵内部的空腔部分用密封油密封。
机械泵用的密封油是一种矿物油，要求在机械泵的工作温度下有小的饱和蒸汽压和适当的粘度，机器泵的极限真空度一般在10－2～10－4mmHg，抽气速率一般为每分钟数十升到数百升。
（2）扩散泵一般多采用油扩散泵，扩散泵是高真空泵，当机器泵的极限真空度不能满足要求时，通常加扩散泵来获得高真空。
这种泵不能从通常气压下开始工作，只能在低于1Pa气压下才能工作。
因此，必须与初级泵串联使用。
油扩散泵使用的工作液体有许多种，目前广泛使用的是274号硅油（20℃时饱和汽压为1.3×10－7Pa）和275号硅油（20℃时饱和汽压为1.3×10－8Pa）。
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。
13真空的获得与测量
实验报告： 真空的获得与测量（本报告仅供参考，每个同学应根据指导老师讲解和实际实验过程自行撰写）实验目的：了解真空技术的基本知识；了解真空泵、真空计的工作原理；掌握低、高真空的获得、测量的基本方法和真空机组操作规程。
实验仪器：电子衍射仪v 型实验原理：引言：压强低于一个标准大气压的稀薄气体空间称为真空．在真空状态下，由于气体稀薄，分子之间或分子与其它质点之间的碰撞次数减少，分子在一定时间内碰撞于固体表面上的次数亦相对减少，这导致其有一系列新的物化特性，诸如热传导与对流小，氧化作用少，气体污染小，汽化点低，高真空的绝缘性能好等等．真空技术是基本实验技术之一，真空技术在近代尖端科学技术，如表面科学、薄膜技术、空间科学、高能粒子加速器、微电子学、材料科学等工作中都占有关键的地位，在工业生产中也有日益广泛的应用．一、真空度与气体压强（单位Pa ）真空度是对气体稀薄程度的一种客观度量，单位体积中的气体分子数越少，表明真空度越高．由于气体分子密度不易度量，通常真空度用气体压强来表示，压强越低真空度越高．按照国际单位制(SI)，压强单位是牛顿/米2，称为帕斯卡，简称帕（Pa ）．通常按照气体空间的物理特性及真空技术应用特点，将真空划分为几个区域。
粗真空：105~103 低真空：103~10-1 高真空：10-1~10-5 超高真空：10-5~10-9 极高真空：小于10-9二、真空的特点及应用特点：1、空间气体分子密度极小，仅为大气压下分子密度的万亿分之一，真空可以近似被认为是没有气体污染的空间。
分子密度与气体压强成正比，P n ∝， kT P n =。
2、 气体分子或带电粒子的平均自由程极长，平均运动速率很大，πμRT v 8=（一般为几百米每秒，μ单位千克）其中，K 为波尔兹曼常数，T 为气体温度，d 为分子直径，P 为气体压强。
例如，室温下氮气分子的平均自由程在压强为710-pa 时将长于50km ，而电子和离子的平均自由程分别是气体分子的24和2倍。
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。
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。
真空测量实验报告
真空的测量与获得实验报告物理071 冯才杰 07180120摘要：在本次实验中，我们要学会如何获得真空，并在自己得到的真空中测量出其真空度，最后还要在抽气过程中的真空度进行分析。
关键词：真空、获得、测量 引言：低于一个大气压的气体存在状态称为真空状态，真空程度简称真空度。
某空间真空度愈高，意味着其间压强愈低，气体分子密度愈小。
真空度以压强为计量单位(Pa )。
mmHg 105.7atm 1026869.9Pa 137--⨯≈⨯=根据不同压强下气体的不同性质及使用方便，通常将真空范围划分为5段（如不同的仪器设备。
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。
正文：一、实验操作过程：（1）①开机准备：F1 关闭，F3 打开，F4 处（a ）位置（即阀杆推进）； ②接通机械泵电源，用热偶计规管G1 测预真空；③ 时，接通冷却水、扩散泵电炉电源，记下时间；并改用 G2规管测量 V2之真空度；④约 30分钟后，即当 时，打开电离规管灯丝预热，并测量真空度；⑤若真空度不能在预期时间内到达，应以高频火花探漏器或配合滴抹乙醇、丙醇等方法检漏；⑥时，对电离规管栅极去气；直至抽到可以进行真空工作所要求的真空度，或至机组的极限真空。
（2）当扩散泵连续工作，而被抽容器又需暴露大气时，应继续如下步骤：①关闭电离规管灯丝开关及高真空阀 F4，改用 G1规管测真空，以监视扩散泵的出口压强；②拉出 F3之阀杆，使处（b）位置，切断机械泵电源；③打开充气阀 F1，对被抽容器充气（不应影响热偶规管G1之指示，如有影响，则说明 F3密封不严，此时不能进行此项操作！），打开被抽容器进行必要的操作；④操作完毕后，恢复其密封状态，并关闭阀 F1；⑤接通机械泵电源，改以 G2管测预真空；⑥后，将 F3之阀杆推进，使处（a）位置，同时打开高真空阀 F4；⑦约待 2-3分钟，后，以电离真空计测量高真空。
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
真空的获得_实验报告
一、实验目的1. 了解真空的基本概念和特性。
2. 掌握真空泵的工作原理和操作方法。
3. 熟悉真空度的测量方法。
4. 通过实验，加深对真空技术在实际应用中的理解。
二、实验原理真空是指在某一封闭空间内，气体分子密度极低的状态。
真空技术是利用真空泵将气体抽出，从而获得低气压环境的技术。
真空泵是真空技术的核心部件，其工作原理是利用机械、物理或化学的方法将气体抽出。
本实验采用机械泵进行真空获得。
机械泵是一种无油泵，主要由泵体、转子、轴承、密封件等组成。
泵体内部有一个或多个转子，转子与泵体之间有一定的间隙，当转子旋转时，转子与泵体之间的间隙产生周期性的变化，从而形成抽气腔。
气体在抽气腔内受到离心力的作用，被排出泵外。
真空度的测量采用真空计进行。
真空计是一种测量真空度的仪器，其原理是根据真空度与仪器内部电离室或热敏元件的特性之间的关系，测量真空度。
三、实验仪器与材料1. 机械泵：一台2. 真空计：一台3. 真空容器：一个4. 真空阀门：若干个5. 连接管：若干个6. 电源：一台7. 记录本：一本四、实验步骤1. 将真空容器放置在平稳的桌面上，将机械泵、真空计、真空阀门、连接管等连接好。
2. 打开电源，启动机械泵，观察真空泵的运行情况。
3. 使用真空计测量真空容器内的真空度，记录数据。
4. 调节真空阀门，控制真空泵的抽气速率。
5. 再次使用真空计测量真空容器内的真空度，记录数据。
6. 关闭机械泵，停止抽气。
7. 观察真空容器内的真空度变化，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验过程中，真空泵启动后，真空容器内的真空度逐渐降低，直至达到一定值。
2. 通过调节真空阀门，可以控制真空泵的抽气速率，从而影响真空度。
3. 实验结果表明，机械泵在短时间内可以将真空容器内的真空度降低到一定程度。
六、实验总结通过本次实验，我们了解了真空的基本概念和特性，掌握了真空泵的工作原理和操作方法，熟悉了真空度的测量方法。
实验结果表明，机械泵在短时间内可以将真空容器内的真空度降低到一定程度，为真空技术在实际应用中的理解提供了有益的参考。
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。
真空现象实验报告
一、实验目的1. 了解真空的基本概念和特性。
2. 掌握真空的获得和测量方法。
3. 通过实验验证真空现象，加深对真空理论的理解。
二、实验原理真空是指空间中气体分子密度极小，接近于没有气体存在的状态。
真空状态下，气体分子或带电粒子的平均自由程极长，气体分子与固体表面碰撞频率极低。
真空度越高，气体分子密度越低，碰撞频率越低。
真空的获得主要采用机械泵、扩散泵等设备，通过不断抽除真空室内的气体分子，降低气体压强，达到真空状态。
真空度的测量常用压力计、真空规等仪器。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：真空泵、真空规、压力计、气体发生器、密封容器、温度计、电源等。
2. 实验材料：干燥空气、氮气、氢气等。
四、实验步骤1. 准备实验仪器，确保仪器正常工作。
2. 将密封容器抽成真空，观察容器内气体压强的变化。
3. 使用真空规测量容器内的真空度，验证真空现象。
4. 在真空容器内放入气体发生器，观察气体压强的变化。
5. 改变容器内温度，观察气体压强的变化。
6. 将容器内的气体更换为氮气、氢气等，观察气体压强的变化。
7. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示，随着密封容器内气体被抽除，气体压强逐渐降低，真空度逐渐提高。
当真空度达到一定程度时，容器内气体压强趋于稳定，接近真空状态。
2. 使用真空规测量容器内的真空度，结果显示真空度符合实验预期。
3. 将气体发生器放入真空容器内，观察到气体压强迅速升高，表明气体分子在真空状态下具有较高的自由程。
4. 改变容器内温度，发现气体压强随着温度的升高而降低，符合气体状态方程。
5. 将容器内的气体更换为氮气、氢气等，观察到气体压强与干燥空气相比有所变化，说明不同气体在真空状态下的压强不同。
六、实验结论1. 真空是指空间中气体分子密度极小，接近于没有气体存在的状态。
2. 真空度越高，气体分子密度越低，碰撞频率越低。
3. 真空状态下，气体分子具有较高的自由程。
4. 温度、气体种类等因素对真空度有影响。
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真空的获得与测量
物理081班 颜泽海 08180132
摘要：本实验以真空的基本特点为基础，通过真空的获得技术（真空泵的联合使用）获得不同
真空度的真空，与此同时还利用真空计（热偶规管与电离规管的联合使用）进行不同真空度的测量。
让我们对真空技术更进一步认识掌握并利用。
关键词：真空 获得 测量 正文
压强低于一个标准大气压的稀薄气体空间称为真空．在真空状态下，由于气体稀薄，分子之间或分子与其它质点之间的碰撞次数减少，分子在一定时间内碰撞于固体表面上的次数亦相对减少，这导致其有一系列新的物化特性，诸如热传导与对流小，氧化作用少，气体污染小，汽化点低，高真空的绝缘性能好等等．真空技术是基本实验技术之一，真空技术在近代尖端科学技术，如表面科学、薄膜技术、空间科学、高能粒子加速器、微电子学、材料科学等工作中都占有关键的地位，在工业生产中也有日益广泛的应用． 一、真空度与气体压强（单位Pa ）
真空度是对气体稀薄程度的一种客观度量，单位体积中的气体分子数越少，表明真空度越高．由于气体分子密度不易度量，通常真空度用气体压强来表示，压强越低真空度越高．按照国际单位制(SI)，压强单位是牛顿/米2，称为帕斯卡，简称帕（Pa ）．
通常按照气体空间的物理特性及真空技术应用特点，将真空划分为几个区域。
粗真空：105~103 低真空：103~10-1 高真空：10-1~10-5 超高真空：10-5~10-9 极高真空：小于10-9
二、真空的特点及应用
特点：
1、空间气体分子密度极小，仅为大气压下分子密度的万亿分之一，真空可以近似被认为是没有气体污染的空间。
分子密度与气体压强成正比，P n ∝， kT P n =。
2、 气体分子或带电粒子的平均自由程极长，平均运动速率很大，πμRT v 8=（一般为几百米每秒，
μ单位千克）
，同一种气体分子的平均自由程为：n d z v 2
21πλ==，也可表示为P d kT
2
2πλ=。
其中，K 为波尔兹曼常数，T 为气体温度，d 为分子直径，P 为气体压强。
例如，室温下氮气分子的平均自由程在压强为7
10-pa 时将长于50km ，而电子和离子的平均自由程分
别是气体分子的24和2倍。
因此除非在宇宙空间中，几乎所有地面上体积有限的超高真空系统中，气体分子之间或气体分子与带电粒子之间的碰撞都可近似忽略。
这就为电真空器件、离子加速器、原子能科学的发展提供了良好条件。
3、 气体分子与固体表面碰撞的频率极低。
单位表面积上气体分子的碰撞频率v 与压强P 的关系为：T P μν22
10
5.3⨯= （分子/平方厘米*
秒），其中，μ：气体分子量，单位克；T ：温度，单位开尔文；P ：压强，单位托。
例如，在普通高真空，P=10-6Torr 时（1Torr=1mmhg=133.3pa ），室温下氮气分子的14
10
5.4⨯=ν（分
子/平方厘米*秒）(一般为每秒几千万亿次)。
若每次碰撞均被表面吸附，按每平方厘米单分子层可吸附5*1014个分子计算，一个“干净”的表面只要一秒钟就被一层气体分子覆盖。
而在超高真空时，这一过程将达几
小时或几十小时之久。
这就提供了一个“原子清洁”表面，使表面科学得以蓬勃发展。
应用：
气压变化引起物态变化，如真空制冷和传热。
真空可隔热和保温，在获得低温时必不可少。
电真空器件如灯泡、日光灯及电子枪等需要在一定的真空状态下工作。
在表面物理和微电子技术中，需要一个新制的工作表面不被污染。
高能物理和空间科学需要超高真空。
众多物理实
验需要高真空，如：电镜、电子衍射、真空镀膜、分子束技术等。
总之，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，都占有关键地位，
在工业生产中也有日益广泛的应用。
三、真空的获得与测量
1、真空的获得
真空是由不同种类的真空泵级联工作获得的，当前的真空泵大致可
以分为两类。
一类为外排型，即真空泵将气体排出泵体之外。
如旋片泵（机械泵）、
扩散泵、分子泵等。
另一类为内吸型，即真空泵在一封闭系统中，气体吸附在泵体之内
（吸附在某一固体表面上）。
如吸附泵、钛升华泵、溅射离子泵、冷凝
泵等。
由以上两类泵构成的真空系统各有所长，基本能满足各种实际需要。
真空泵性能指标
启动压强：机械泵1个大气压，扩散泵0.1pa
极限压强：机械泵0.1pa，扩散泵0.001pa
抽气速率：机械泵6升每秒，扩散泵240升每秒
抽气选择性：
真空泵工作原理
机械泵（见插图）
扩散泵（见插图）
2、真空的测量
热偶真空计，其测量范围：102~10-1pa。
电离真空计，其测量范围：10-1~10-5pa，
另外可测10-2~10-8pa，102~10-4pa。
真空计工作原理
⑴、热偶真空计：（原理图见右）利用气体分子的热传导性质，通过热电偶产生的电动势来测量真空。
在恒定的电流下，热电偶中加热丝的温度取决于玻璃壳内的气体压强，压强越大，气体带走热量越多，加热丝温度越低，毫伏表测出的热电动势越小；反之亦然。
电动势的大小就表示了气体压强的大小。
压强与毫伏表的读数之间的关系很复杂，不能直接计算，最后一般用压强的绝对测量对仪表电动势进行标定。
第一次使用时，热偶规管需进行面板校准，调节加热电流使之满偏。
⑵、电离真空计：（原理挂图另附）本电离计为三极管型电离真空计，由电离规管和测量电路组成。
灯丝通电发热，发射电子，电子被栅极正偏压加速，碰撞气体分子使之电离（同弗兰克---赫兹管），电子被栅极吸收，正离子被板极吸收。
板极电流的大小取决于被电离空气分子的数目，而该数目正比与气体压强。
电流大小正比与气体压强大小，经过比例系数校准，即可用电流大小指示真空度大小。
实验内容与操作步骤
1、检查真空机组装置是否完好，开关按钮是否处于正确状态。
开机前放气阀应处于关闭位置，碟阀关位，三通阀关位。
2、打开实验室总电源开关，打开真空机组总电源开关，开机械泵电源，检查电磁阀是否正常脱离，若不能正常脱离，马上切断机械泵电源进行检查。
3、机械泵正常运转后，应听到“嗒”、“嗒”、“嗒”的排气声，同时排气口可能有些微白色雾气排出，因为机械泵是从高压强也就是低真空开始工作，负载较小，机械泵腔内有机械泵油，转子运转不平衡，较长时间没有开机，所以都可视为正常情况。
4、机械泵运转约5分钟后，排气声音减小，打开热偶真空计开关电源，旋转档位开关放在测量1的位置上，应看到低真空计表头读数（中间一排刻度为压强）由低真空逐渐升高到20pa,逐渐到5pa。
然后，拉出三通阀并锁定，把档位开关旋转到测量2的位置上，观察真空度的变化情况，真空度也应该由20pa,逐渐到5pa，同时也会听到一定的排气声，因为由于电磁阀的低真空密封作用，该部分容积内可能存在一定的真空度，所以听到的声音会比开机时声音要小。
5、上一步真空度达到5pa后，推入三通阀，开碟阀，检查实验室是否有冷却水，打开冷却水循环开关，保持流量为每分钟4-6升水。
开扩散泵电源。
6、开机约30分钟，看到热偶真空计上显示的真空度会慢慢的由5pa向1pa、0.1pa慢慢满偏。
7、必须等到热偶真空计满偏，才可打开电离真空计电源开关，打开前要确保测量精度档位开关置于0.1pa 的档位上。
8、开机约35分钟到40分钟，扩散泵油已预热至沸腾，扩散泵已充分开始工作，会看到电离真空计所指示的真空度会迅速上升。
经过较长时间，机械泵和扩散泵级联工作，真空度会达到0.001pa左右的极限真空度，以上指标不同仪器会略有差别。
对比机械泵、扩散泵抽气速率快慢。
9、关机顺序。
关蝶阀，关扩散泵电源，30分钟以后，关冷却水开关，关机械泵电源，关热偶真空计，关机组总电源，关实验室电源。
10 .几个关键操作步骤若出现任何失误，将导致整个真空系统严重损坏或部分损坏，绝对不允许出错！！！！
a、真空度达不到或高于0.1pa，绝对不能开高真空计，也就是电离真空计，养成电离真空计观测完数据后立即关闭的习惯。
b、必须有冷却水循环才允许开扩散泵，真空度必须达到5pa以后，才允许扩散泵预热，操作过程中要绝对保证高温扩散泵油不与高于0.1pa的气体接触，关机时要保证扩散泵油充分冷却才允许关前级泵---机械泵。
c、关于实验室突然断水、断电突发情况的处理。
11.数据处理：
表一：打开蝶阀前低真空测量
表二：高真空测量。