低真空获得和测量
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.。
兰州大学近物实验考题
近物实验面试考题试题（朋兴平；三个实验 17题）真空镀膜1．真空镀膜原理；2．加热烘烤基片对膜的质量有什么影响？3．基片性能、蒸发速度、蒸发时的真空度以及蒸发源与基片之间的距离等因素对膜的质量有什么影响？4．轰击的物理作用？5．真空镀膜的实验操作过程霍尔效应1.什么是霍尔效应；2.若导体中同时有两种极性的载流子参与导电，其综合霍耳系数比单一载流子导电的霍耳系数是增大还是减小，为什么？3.如何分离霍尔效应与其它效应？4.霍耳系数误差因子0.69的说明？5.实际测量与理论相差的原因？红外分光测量1．产生红外吸收的条件是什么？是否所有的分子振动都会产生红外吸收铺？为什么？2．以亚甲基为例说明分子的基本振动形式。
3．何谓基团频率？它有什么重要性及用途？4．红外光谱定性分析的基本依据是什么？简述红外定性分析的过程。
5．影响基团频率的因素有哪些？6．何谓“指纹区”？它有什么特点和用途？7．已知HCl在红外光谱中吸收频率为2993cm-1，试求出H-Cl键的键力常数。
红外光谱的用途？一. 真空的获得与测量（宋长安二个实验19个题）06.61．低真空获得过程中，用火花枪激发玻璃系统，呈现出紫色、分红色说明什么？2．低真空获得过程中，加热或激发被抽容器，压强升高说明什么？3．激发或加热“热偶规”，压强减小说明什么问题？4．低真空测量过程中压强起伏说明什么？5．扩散泵油间歇沸腾的物理原因是什么？6．前级泵能否将扩散泵油蒸汽抽走？为什么？7．如何观察扩散泵油蒸汽流的喷发射程？8．简述气体分子在高真空下的扩散过程。
9．突然停电或者结束机械泵的工作时，必须要做什么？10.操作高真空的测量。
二. 汽液两相制冷机1．F12冷凝器中发生的物理过程？2．F12蒸发器中发生的物理过程？3．环境温度对制冷机的影响？4．制冷剂用量对制冷效果的影响？5．工质的命名与定义？6．在什么情况下，压缩机吸气管会结霜？7．升温曲线可说明那些问题？8．制冷机的构成及其工作原理？9．循环制冷在压焓图能说明些什么？10.在实际应用中，制冷剂多或者缺少时如何解决？近物实验试题（ X衍射）（宋大康1个实验16个）1. 实验室里产生x-ray的必要条件是什么？2. x-ray谱包含哪两种谱线？3. Cukα1的波长是1.54056A,它与所加电压大小有无关系？为什么？4. 晶体与非晶体的本质区别是什么？5. 在三维坐标中画出（221）晶面的示意图。
工科物理实验II_北京科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
工科物理实验II_北京科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.从本质上讲，霍尔效应是运动的带电粒子受到（）的作用而发生偏转引起的。
答案:洛仑兹力2.实验十一光栅光谱仪的使用中，相比于透射光栅，平面反射式光栅的优势在于（）。
答案:闪耀方向落在0级谱线以外的其它级谱线上3.在实验十四低真空的获得、测量与用直流溅射法制备金属薄膜中，用来轰击金属靶材的粒子是（）答案:氩离子4.实验一受迫振动的研究中，摆轮做受迫振动时受到的力矩有（）。
答案:驱动力矩弹性力矩阻尼力矩5.关于实验一受迫振动的研究，描述正确的是（）。
答案:无阻尼的情况下，共振振幅会出现无限大的情况共振时，振幅最大且相位为90°本实验中，摆轮的固有振动周期和摆角有关6.关于实验二霍尔效应，下列说法正确的是（）。
答案:霍尔效应是磁电效应的一种用霍尔效应可以测量半导体材料的载流子浓度和迁移率本实验中不能消除的副效应是埃廷豪斯森效应利用霍尔效应可以测量磁场7.关于实验九PN结特性，叙述不正确的是（）。
答案:在温度不变的情况下，PN结的IF-VF呈线性关系Ge和Si二极管的加热温度区间可以完全相同Si二极管是一个很好的测温元件，可以用于高温（如500℃加热炉内的温度）的测量8.关于实验三用落球法测定液体不同温度下的黏度及温度的PID调节，以下哪些说法正确（）。
答案:流体所具有的阻止流体内两个流层发生相对滑动的性质称为流体的黏性或黏滞性随着温度的升高，气体的黏度增大流体中运动的物体所受到的黏滞力永远和物体的运动方向相反9.实验三用落球法测定液体不同温度下的黏度及温度的PID调节中，PID调节包括（）。
答案:比例调节微分调节积分调节10.关于实验四迈克尔逊干涉仪中的等倾干涉条纹，以下说法正确的是（）。
答案:条纹是明暗相间的系列同心圆薄膜厚度增加时，圆环不断从中心吐出薄膜越厚，条纹越密11.实验五全息照相实验，拍摄全息照相照片时，下列选项中正确的有（）。
7.1真空实验
实验名称：实验7.1真空实验班级：信息0503 实验日期：2007.5.24姓名：宋江凌学号：40550070 同组人姓名：【目的要求】：1.学习真空和真空测量技术的基础知识，熟悉真空系统的结构和操作规程；2.掌握低真空的获得和测量技术【实验原理】：1.真空的基本知识和真空的获得（1）真空是指低于一个大气压的气体状态。
（2）获得真空的主要设备是真空泵。
（3）真空泵有两个主要参数：极限真空和抽气速率，获得低真空的常用方法是采用机械泵.真空泵又分为以下三类1）机械泵2）扩散泵3）钛泵，分子泵等2.真空度的测量测量真空度的装置称为真空计。
常用的有：热电偶和电离真空计（1）热电偶真空计由热电偶规管和电测装置组成。
电流流经的电阻丝发热，电阻丝的温度在一定压强范围内随管内气体的压强而改变。
压强高时，导热性好，温度低；压强低时，导热性差，温度高。
电阻丝的温度决定了热电偶的电动势，通过测热电偶的热电动势可间接测量管内压强。
热电偶真空计的测量范围为100～0.1PA，通常用于低真空的测量（2）电离真空计由电离规管和电测部分组成。
灯丝通电后发射的电子被栅级加速，穿过栅极后又减速，最后返回栅极。
电子与气体的碰撞并使其电离，气体分子产生的正离子被负电压的收集极吸收，形成离子电流。
在发射电流不变的情况下，离子电流与气体电压成正比，因此测出离子电流就可得到真空度的大小了。
3.真空检漏常用方法是用火花仪。
由气体放电原理可知遇到有漏孔时，火花相对与尖端的微移位置不发生变化，且火花明亮。
【仪器】：玻璃真空容器，热电偶规管，热电偶真空计，U形计，真空机械泵及控制开关，活塞等【实验内容】：1.低真空的获得与测量实验装置如图所示（1）熟悉抽真空的操作程序和注意事项（2）掌握真空计的使用（3）测量抽真空时间－真空度关系曲线，充分了解反映机械泵性能的两个主要指标2.实验步骤（1）完成预习思考题（2）预先调好热电偶真空计。
选择开关置“加热”，加热电流至130mA，再将选择开关拨回到“测量”（3）开机械泵前，打开活塞2将大气放入系统，然后关闭活塞1使得系统封闭（4）开机械泵抽真空，记录数据的同时，抓紧时间用火花仪观察辉光放电现象。
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。
真空度检测方法
真空度检测方法一、前言真空度是指在一个封闭的容器内，气体分子的数量密度与大气压下的数量密度相比较而得到的比值。
在许多工业领域中，真空技术被广泛应用于制造、加工和测试过程中。
由于真空度对于生产效率和质量控制至关重要，因此准确地检测真空度是必不可少的。
本文将介绍几种常见的真空度检测方法，并分析它们各自的优缺点。
二、常见的真空度检测方法1. 热导法热导法是一种通过测量热量传输来确定气体压力的方法。
该方法使用一个热导材料来测量热量传输，并根据热导材料中流动气体所引起的温度变化来计算出真空度。
该方法适用于低真空范围内（10^-3~10^-7 Torr），并且具有高精确度和稳定性。
然而，该方法对于高真空范围（<10^-7 Torr）不太适用，并且需要进行定期校准。
2. 离子规法离子规法是一种通过测量离子电流来确定气体压力的方法。
该方法使用一个电极来产生离子，并通过测量离子电流来计算真空度。
该方法适用于中等真空范围（10^-3~10^-7 Torr），并且具有高精确度和灵敏度。
然而，该方法对于高真空范围（<10^-7 Torr）不太适用，并且需要进行定期校准。
3. 湿度计法湿度计法是一种通过测量气体中水分子的数量来确定气体压力的方法。
该方法使用一个湿度计来测量气体中水分子的含量，并根据水分子的数量来计算真空度。
该方法适用于低真空范围内（10^-3~10^-7 Torr），并且具有高精确度和稳定性。
然而，该方法对于高真空范围（<10^-7 Torr）不太适用，并且需要进行定期校准。
4. 磁悬浮法磁悬浮法是一种通过测量磁场中气体分子的运动状态来确定气体压力的方法。
该方法使用一个磁场来操纵气体分子，并通过测量其运动状态来计算真空度。
该方法适用于高真空范围内（<10^-7 Torr），并且具有高精确度和稳定性。
然而，该方法需要使用昂贵的设备，并且对于低真空范围（10^-3~10^-7 Torr）不太适用。
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。
(整理)低真空获得和测量
低真空获得和测量（定容法测抽速）简介1.真空技术入门真空：低于一个大气压的气体状态。
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。
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。
真空量度单位：1标准大气压=760mmHg=760(Torr)1标准大气压=1.013x105 Pa1Torr=133.3Pa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真空技术的应用电子技术、航空航天技术、加速器、表面物理、微电子、材料科学、医学、化工、工农业生产、日常生活等各个领域。
2.真空获得—真空泵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。
原理：当泵工作后，形成压差，p1 >p2，实现了抽气。
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、鈦升华泵、溅射离子泵、低温泵和吸气剂泵。
真空泵的主要参数a)S（抽气速率）：定义为在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：其中，Q为单位时间内流入泵的气体量。
泵的抽气速率S并不是常数，随P而变。
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几种常用真空泵的工作压强范围旋片机械泵105—10-2 Pa吸附泵105—10-2 Pa扩散泵100—10-5 Pa涡轮分子泵101—10-8Pa溅射离子泵100—10-10Pa低温泵10-1—10-11Pa几种常用真空泵的工作原理a)旋片机械泵工作过程是：吸气—压缩—排气。
低真空的测量试验
低真空的获得和测量禚伟PB05210019 10系实验目的:掌握低真空获得和测量的方法.实验原理:1)旋片式机械泵（1）结构及原理旋片式机械泵的结构如图6.1.1所示.它由转子6定子7旋片4（或称刮板）活门和油槽等所构成.泵的定子装在油槽中，定子的空腔是圆柱形.转子是圆柱形轮子，它偏心地装成与定子空腔内切位置.转子可绕自己旋转对称轴转动，方向如图所示.转子转动是由马达带动的.转子中镶有两块刮板,刮板之间用弹簧相连,使刮板紧贴在定子空腔内壁上,当转子转动时，被抽容器中的气体经过进气口到定子与转子之间的空间,由活门及出气口排出.定子浸在油中，油是起密封、润滑与冷却作用的.进油槽是为了让油进人空腔，进空腔的油除了上述作用外，还起着协助打开活门的作用.因为在压强很低时被压缩的气体不足以打开活门,而不可压缩的油将强迫活门被打开.一般油面在活门上一定距离.活门的作用是让气体从泵中排出，而不让大气进入泵中.活门的结构为一金属片或金属球构成.工作原理如图 6.1.2所示.图中6.1.2(a)表示两刮板转动.上刮板A与进气口之间的体积不断增大，这时被抽容器内气体从进气口进入这部分空间.图（b）、(c)表示进入泵中的气体被刮板B与被抽容器隔开并被压缩到活门.当转子转动到图(d)位置时，被压缩的气体的压强大于大气压，这时活门被打开，气体排出泵外.这个过程反复不断被抽容器内的气体就不断被抽出泵外.（2）泵的极限压强和抽速机械泵的主要指标（或参量）是极限压强和抽气速率.常用机械泵进气口的最低压强可达l~10-1Pa,（10-2~10-3Torr）真空度，即机械泵的极限真空度.目前常用的机械泵多为两个或两个以上的泵芯串联起来形成的二级泵或多级泵,其极限真空度可达10-2Pa或更高.图6.1.3是旋片式机械泵的抽速特性曲线.由图可见，在压强较高的一段范围内，抽速随压强的变化不大.当压强快到极限压强时,抽速迅速下降，最后在极限真空度时抽速为零.这是因为压强很高时由泵返回被抽容器内的气体仅占次要地位，可被忽略.当容器内压强不断降低时，返回容器内的气体与被排出气体相比,就越来越不可忽略，因此抽速下降.最后，从容器中排出气体量等于返回容器内的气体量时,容器中的气体就不再减少了，这时泵的抽速就为零.（3）注意事项机械泵工作时由电动机动力维持者抽气口和排气口的压强差，一旦停止工作，排气口的大气压将把真空泵油压到定子腔中，造成返油事故.因此，机械泵停止工作后必须使抽气口与大气相通，使泵的进气口和排气口气压平横.2）粗真空、低真空的测量(1)U形管压强计这是最简单的绝对压强计分为开管、闭管两种.本实验中采用的是闭管式.测量时，将U形管开口端与待测系统相接,U形管两侧的水银液面高度差值，便是待测的真空度.显然它是粗真空量具.(2)热偶真空计的原理是利用在低气压下气体的热导率与气体压强间有依赖关系.其关系如图 6.1.4所示.因此，如果把一段金属丝封入导管中，接入真空系统．并通过一定的电流使丝加热，则丝的温度取决于输入功率与散热的平衡关系.当输入功率一定时，丝温与气体的热导率有关.只要用某种方法测出丝温变化,即可经校准而读出压强,温度与压强的关系曲线一般如图6.1.4曲线所示.利用热电偶测量丝温是很方便的，因此在一真空测量规管中封一加热丝ff 及一热电偶T+T-,并使二者保持热接触.加一恒定电流加热ff，而在T+T-两端用毫伏计测量热电动势，就可做成热偶真空计见图6.1.5，经核准即可由热电动势读出真空度.一般热偶计的测量范围是130~0 lPa本实验用的是Rzh－2型热偶真空计，使用方法见6一附2.（3）放电管，高频火花真空检漏仪低压气体在高压电场中被电离而导电，井发生辉光放电现象，辉光的颜色、形状，亮度将随着气压的不同而改变.将一封有金属电极的玻璃放电管接入真空系统中，加上高压后就可以通过放电现象来粗略地估计真空度.放电管中放电现象与真空度的关系见表6.1.1由于放电现象与剩余气体的压强，成分等多种因素有关，所以观测需要凭经验，只能估计出真空度的数量级.高频火花真空检漏仪除用作真空检漏外，也可用来估计系统内真空度的数量级.见表6.1.2.3)定容法测机械泵的抽速设被抽空间的容积为V，气体压强为P，则所抽气体量可用PV表示（注意气体的克分子数PVnRT=）.令机械泵的有效抽速为S,则单位时间内抽出的气体量Q=PS,此为抽气口的气体流量,同时此流量等于气体总量的减少率,即()d PVdtθ=-(6.1.1)由于V是被抽容积，为恒量，故有dPPS Vdt=-（6.1.2）对上式积分，得0S VP P e-=(6.1.3)式中P0是t=0时刻容器内气体的压强（6.1.4）式表示被抽空间的压强P随时间t 的变化关系.注意d（lnP0）=0，（6.1.4）式可写成(ln)d PS Vdt=-(6.1.4)6.1.4式给出抽速的定义,对于一个容积为V的容器，只要先求得lnP和t的关系曲线，由曲线的斜率(ln)d Pdt乘以V，即可得出抽速S值。
低真空的测量pb06210263
低真空的获得和测量赵媛PB06210263 10系实验目的:1.了解最基本的真空系统的结构2.掌握低真空获得和测量的方法实验原理:(见预习报告)实验内容:(1)启动真空系统，用U型压力计和热偶真空计测量系统真空度。
观察不同真空度时放电现象，与U形管水银柱高度差和热偶计示数比较，对照；(2)机械泵继续工作，直至热偶计示数不再改变，即得到本次实验的最高真空度，记录。
(3)研究放电对真空度及热偶计的影响。
(4)真空系统中进入大气，再一次抽真空。
测量P－t关系曲线并求粗真空下的机械泵的抽速。
实验注意事项:（1）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。
（2）开泵之前一定要关闭放气阀5，关泵之前一定要先关闭阀门4，然后停泵并立即打开放气阀5放大气入泵。
转动活塞要缓慢。
（3）开动机械泵后，气压由大气压降至几百帕变化很快，要抓紧时间用U形管和放电管作对比观测。
（4）应预先按实验中说明将热偶真空计调整好，以免巳经抽气需要测量时，才发现尚未调整而浪费时间。
（5）高频火花仪的探头不要长时间放火花在玻璃管子的一个位置，以免烧坏玻璃。
数据记录及处理分析:1.观察现象:（1的。
管内气体比较多时，由于气压过度，放电管放电产生的带电粒子还不足以使气体电离和激发发光，因而观察不到现象。
（2）管内气压达到1×10Pa数量级时，放电辉光颜色为紫色和粉红色，是因为在此气压下氧氮受激发产生的。
（3）系统内气压不同放电辉光的颜色也不同。
因为气压不同，放电管放电电离激发的气体分子也不同，从而产生不同颜色的光，气压过低时，带电粒子与气体分子碰撞太少，发光微弱。
（4）放电现象和火花现象不完全相同，是因为相同气压下两者在管内产生的电压不同，从而电离的气体成分也不同，发光颜色自然有差异。
2.测抽速数据记录:(压强单位:mmHg 时间单位:s)200400600Pt (s)由上图可知，粗真空时，P 随着t 的增加而减小，但不是线性变化，t 越大，变化越慢。
真空实验
实验项目名称：真空实验一、实验目的①学会用机械泵获得低真空以及观测不同真空度时辉光放电现象②用U型计和热偶计测量真空随时间变化的关系曲线二、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=760Torr1标准大气压=1.013×105 Pa1Torr=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 Pa2、真空的获得—真空泵原理：如图所示，当泵工作后，形成压差，p1 >p2，实现了抽气。
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。
自学真空泵的主要参数3、真空测量(1)U型压力计水银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，封闭端为真空，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10-3 Pa）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p=ρgh给出期中h是油压力计的读数。
三、实验仪器热偶真空计、热偶规管、玻璃管道、橡皮管道、真空容器、放电管、高频电火花真空测定仪、U型计、旋片式机械泵、计时系统组成。
四、（1）实验步骤：调节热偶真空计至测量状态→打开U型压力计通气，待水银柱稳定后关闭总通气孔→打开气泵电源开关抽气，同时开启计时系统每隔10s记录一次，当U型压力计示数稳定后，热偶真空计指针开始变化，此时注意观察高频电火花真空测定仪放电辉光的变化情况→计时自动停止后，先关闭U型压力计气孔，后关断气泵电源开关，最后打开总通气孔通气，实验结束后记得快速抓图（2）实验要求：①注意操作逻辑顺序，若发生错误，则需新开始实验②计时务求准确，否则影响测量等级③比较随真空度降低时放电颜色的变化，至少2幅（抓图1）；④测量p-t关系曲线两幅（抓图2）⑤报告实验等级（抓图3）实验内容及步骤六、思考题1. 高频电火花真空测定仪可检测的真空度范围是（a）（a）103—10-1Pa （b）任何真空度（c）102—10-2Pa2.热偶真空计的测量下限为10-1Pa，原因是（c）（a）热电偶的性能（b）热丝电流饱和（c）热丝引线的热传导和热辐射占主导地位。
[整理]7-1真空获得与测量实验1
![[整理]7-1真空获得与测量实验1](https://img.taocdn.com/s3/m/037e0c43e2bd960591c67705.png)
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）。
实验原理一、真空的获得1．真空泵真空的获得主要是利用气体分子的运动特性，借助真空泵把封闭在真空系统中运动的气体分子排出泵外或者吸收（气体分子永远或暂时留在泵内），同时，阻止外部的气体分子通过真空泵进入真空系统。
真空系统内部由于泵口分子被排出导致系统内部的气体浓度不均匀，气体分子会持续不断的向泵口运动，从而形成了“抽”气过程，使得真空系统内部压强低于外部空间，即获得了真空。
对于前一种将气体分子排出泵外的系统，称为开放式抽真空系统，利用真空泵吸收气体分子的系统称为封闭式抽真空系统。
真空系统所能达到的真空程度与真空系统的封闭性，真空泵的工作机理和结构，被抽气体的种类以及真空泵与被抽系统的连接方式有很大的关系。
不同的真空泵适用于不同的真空范围，在实验中开放式系统常用的真空泵有：旋片式机械泵、油扩散泵、罗茨泵、涡轮分子泵等。
封闭式系统常用的真空有：吸附泵、锆铝（钛）泵、离子泵和钛升华泵等。
开放式系统常用的真空泵的工作原理和使用方法可参见“真空技术基本知识部分”。
北科大物理实验低真空的获得、测量与用直流溅射法制备金属薄膜
低真空的获得，测量与用直流实验报告溅射法制备金属薄膜学院材料班级材料1510 学号 41503000 姓名张问一、实验目的与实验仪器实验目的：1)学习真空基本知识和真空的获得与测量技术基础知识。
2)学习用直流溅射法制备薄膜的原理与方法。
3)实际操作一套真空镀膜装置，使用真空泵和真空测量装置，研究该真空系统的抽气特性。
4)用直流溅射法制备一系列不同厚度的金属薄膜，为实验研究金属薄膜厚度对其电阻率影响制备样品。
实验仪器：SBC-12 小型直流溅射仪（配有银靶），机械泵，氩气瓶、超声波清洗器、玻璃衬底二、实验原理（要求与提示：限400 字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）1.真空基本知识：该实验首先需制造一个真空条件，在中真空状态，机械泵抽真空2.用直流溅射法制备薄膜溅射就是指荷能粒子轰击表面，使得固体表面原子从表面射出的现象，这些从固体表面射出的粒子大多呈原子状态，通常称为被溅射原子。
溅射粒子轰击靶材，使得表面成为被溅射原子，被溅射原子沉积到衬底上就形成了薄膜。
所以这种方法称为溅射法，干燥气体在正常状态下是不导电的，若在气体中安置两个电极并加上电压，少量初始带电粒子与气体院子相互碰撞，使束缚电子脱离气体原子成为电子，这时有电流通过气体，这个现象称为气体放电。
本实验所使用的是直流溅射法，利用了直流电压产生的辉光放电，如图所示，在对系统抽真空后，充入适当压力的惰性气体，作为气体放电的载体，在正负极高压下，气体分子被大量电离，并伴随发出辉光。
由放电形成的气体正离子被朝着阴极方向加速，正离子和快速中性粒子获得能量到达靶材，在这些粒子的轰击下，被溅射出来的靶材原子冷凝在阳极上，从而形成了薄膜。
三、实验步骤（要求与提示：限400 字以内）（1）把银靶装在镀膜室顶盖上，并使其到工作台的距离为40mm。
（2）把玻璃衬底放入盛有无水乙醇的烧杯中，用超声波清洗机清洗3分钟，用吹风机烘干玻璃衬底，烘干后放在镀膜室的工作台上；盖上镀膜室上盖。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
低真空获得和测量
（定容法测抽速）
简介
1.真空技术入门
真空：低于一个大气压的气体状态。
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。
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。
真空量度单位：
1标准大气压=760mmHg=760(Torr)
1标准大气压=1.013x105 Pa
1Torr=133.3Pa
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
真空技术的应用
电子技术、航空航天技术、加速器、表面物理、微电子、材料科学、医学、化工、工农业生产、日常生活等各个领域。
2.真空获得—真空泵
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。
原理：当泵工作后，形成压差，p1 >p2，实现了抽气。
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、鈦升华泵、溅射离子泵、低温泵和吸气剂泵。
真空泵的主要参数
a)
S（抽气速率）：定义为在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：
其中，Q为单位时间内流入泵的气体量。
泵的抽气速率S并不是常数，随P而变。
b)极限压强Pu (极限真空)
c)最高工作压强Pm
d)工作压强范围（Pu-Pm）：泵能正常工作的压强范围
几种常用真空泵的工作压强范围
旋片机械泵105—10-2 Pa
吸附泵105—10-2 Pa
扩散泵100—10-5 Pa
涡轮分子泵101—10-8Pa
溅射离子泵100—10-10Pa
低温泵10-1—10-11Pa
几种常用真空泵的工作原理
a)旋片机械泵
工作过程是：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。
主要参量是：抽速和极限压强。
由于极限压强较高，常用做前级泵(预抽泵)。
b)油扩散泵
工作原理是：油蒸发—喷射—凝结，重复循环
由于射流具有工作过程高流速(约200米/秒)、高密度、高分子量(300—500)，故能有效地带
走气体分子。
扩散泵不能单独使用，一般采用机械泵为前级泵，以满足出口压强(最大40Pa)，如果出口压
强高于规定值，抽气作用就会停止。
实验目的
3.学会用机械泵获得低真空以及观测不同真空度时辉光放电现象。
4.用U型计和热偶计测量真空以及用定容法测量机械泵的有效抽速。
实验原理
1.辉光放电
随着真空度的提高，容器内的剩余气体分子逐渐减少, 由于机械泵对各种气体的抽气速率不同，残余气体中各种气体成分的比例随着气压的降低而变化。
当
对玻璃容器加一高压时，容器中的游离电子（宇宙射线产生）被加速与气体分子碰撞，当电子的能量足够大时，使气体分子电离，电离产生的次级电子再被电场加速与气体分子碰撞，再使气体分子电离，正负离子复合过程会有光子释放，即产生辉光放电，辉光放电是气体电离的基本形式之一，它反映了容器内气体的电离和复合过程。
由于各种气体的电离电位不同，在复合过程中释出的光子频率不同，即辉光放电的颜色也不同，根据颜色变化可大致判断真空度的量级。
2.定容法测机械泵的有效抽速
设被抽容器的容积为v, 气体压强为p, 容器内的气体总量为pv。
令机械泵的有效抽速s, 则单位时间抽出的气体量等于气体总量的减少，即
式中V是衡量，故有
,
由s的表达式可看出，随着气压p的降低，有效抽速s也越来越小，达到极限压强时，即p不再变化时，有效抽速s为0。
由实验可知，气压p在105—103Pa 之间，s是常量。
3.热偶真空计(热传导真空计)
气压下降，管内气体分子减少，热丝温度升高，由热电偶产生的热电势增加，输出电压增加。
测量范围：100— 10-1Pa
测量下限：热丝温度较高，气体分子热传导很小，热丝引线本身的热传导和热辐射引起的热量减小占主导地位，这两部分与压强无关。
热电偶规管及其电路原理
本实验重点
1.真空的定义，真空的单位，真空的区域划分，真空与气压的关系。
2.玻璃真空系统的操作规程及注意事项。
3.机械泵、热偶计、高频电火花真空测定仪、放电管的原理及使用。
本实验难点
1.真空系统排气的操作程序要搞清楚，顺序不可颠倒，关机械泵后立即放
大气入泵。
2.机械泵的有效抽速和铭牌标称抽速的区别。
有效抽速是指在特定气压下
机械泵单位时间从容器排出的气体量，它与阀门口开的大小、泵与容器连接管道口径的大小有关。
而铭牌标称抽速可以说是理论抽速，它是在进气口气压为一个大气压时的抽速。
3.为什么高频电火花真空测定仪只能对玻璃真空系统进行捡漏？
高频电火花真空测定仪的探头产生一簇杂散的火花，当玻璃上有漏孔时，漏孔处的气体密度较大，电导率大，杂散的火花在此处变成一束，并在漏孔处产生一亮点。
金属是导电的，火花打在任何一处都产生亮点。
4.对不同真空度下产生不同颜色的辉光放电的解释。
（见实验原理）
思考题
1.高频电火花真空测定仪可检测的真空度范围是
（a）103—10-1Pa （b）任何真空度（c）102—10-2Pa
[答案：(a)]
2.热偶真空计的测量下限为10-1Pa，原因是
（a）热电偶的性能（b）热丝电流饱和（c）热丝引线的热传导和热辐射占主导地位。
[答案：(c)]
3.关机械泵后一定要将大气放入
（a）真空系统（b）机械泵内腔（c）U型计
[答案：(b)]
4.使用高频电火花真空测定仪或放电管会引起
（a）系统真空度提高（b）系统真空度减小（c）系统损坏
[答案：(b)]
5.研究放电对真空度和热偶计的影响。
实验仪器
RZH—2型热偶真空计
76—1型高频火花测定仪及探头
真空系统
2XZ—0.5型真空泵
霓虹灯变压器
放电管
实验数据处理
令有效抽速为S，容积V，气体压强为P：
（1）
（2）若想测得S，只要先求lnP和t的关系曲线
图1 lnP和t的关系
从图1中可得：
（3）
（4）∴当P＞1时，机械泵有效抽速为1.94×10-2 L/S
[根据图上，每一点切线斜率为K，V=2L]
参考资料
1.赵宝生真空技术北京科学出版社1998
2.骆定怍实用真空技术长沙湖南科学技术出版社1993。