真空技术简体
真空技术(vacuum technique)
真空的应用
利用真空与地面大气的压力差，可以输运流体、吸尘等。 利用真空中气体分子密度小的特征，可以制造各种电真 空器件如电光源 、 电子管等 。 真空环境有利于某些金 属的焊接、熔炼，某些低熔点金属如Mg、Li、Zn等的分 馏、纯化，以及某些活性金属如Ca、Li、Cs等的氧化物 还原，真空环境(1～10-1Pa)下的低温脱水，真空干燥已 成功地用于浓缩食品、奶粉，制造血浆等。同位素分离， 大规模集成电路的加工，镀膜等也都需要在真空环境下 进行。在科学研究中，例如表面物理实验，各种加速器、 聚变反应和空间环境模拟等都离不开真空。
真空系统
操作注意事项
• 操作中需要尽可能避免或减少油蒸汽的污染，使真空系 统经常处于清洁、良好的状态，严格操作规程，防止故 障发生。 • （1）泵工作液的选择 • （2）设计机构的考虑 • （3）定期维护吸附阱 • （4）控制预抽压强减少机械泵油蒸汽的返流 • （5）气体净化 • （6）供给冷阱液时呀把气阀打开，放出温度较高的气体 以防冷阱温升，释放出已吸附的蒸汽物质。 • （7）定期检查机械泵油的油位，防止油量不足而降低泵 的性能 。 • （8）停机后要对机械泵放气，防止回油。
表F1 真空规及其测量范围 测量范围 真空规 汞压力计 油压力计 热偶规 皮拉尼（Pirani）规 麦氏真空计 1.333102 – 1.333105 Pa (1 – 1000Torr) 3.999 – 1.333103 Pa (0.03 – 10 Torr) 0.1333 – 3.999102 Pa (10-3 – 3Torr) 1.33310-2 – 0.3999102 Pa (10-4 – 0.3Torr) 1.33310-3 – 1.333102 Pa (10-5 – 1Torr)
真空系统
真空技术
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。1真空常用帕斯卡（Pascal）或托 尔（Torr）做为压力的单位。
技术标准
1、GB/T 3163-2007真空技术术语 2、GB/T 3164-2007真空技术图形符号 3、GB/T 4982-2003真空技术快卸连接器尺寸第1部分：夹紧型 4、GB/T 4983-2003真空技术快卸连接器尺寸第2部分：拧紧型 5、GB/T 6070-2007真空技术法兰尺寸 6、GB/T 6071-2003超高真空法兰 7、GB/T 7774-2007真空技术涡轮分子泵性能参数的测量 8、GB/T -1999真空镀膜设备通用技术条件 9、GB/T -1996真空技术管路配件装配尺寸 10、GB/T -2000真空技术质谱检漏仪校准 11、GB/T.1-2005蒸汽流真空泵性能测量方法第1部分：体积流率(抽速)的测量
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真空技术
技术类型
01 真空简介
03 应用领域
目录
02 发展历史 04 技术标准
真空技术基础(电阻规 电离规)
S=
dV dt
如果测出容器内不同时刻的压强值，并作压强随时间变化的抽气曲线，由此可计算抽速。 定容法测量抽速的实验装置如图 3-4 所示， 一般用体积足够大的被抽容器， 各连接导管 尽量短而粗，所用控制阀的孔径要大，则流阻可忽略不计，且容器内压强近似处处相等， 当抽气 dt 后，被抽出气体体积为 Sdt。因为容器容积未变，故容器内压强降低了 dP。在此 引入 PV 这一气体量，则 dt 时间内被抽出的气体量为 PSdt，容器内因抽气而减少的气体量 为 VdP。显然，这两者应是相等的，故有：
超高真空机组 分子泵 吸附泵，低温泵
超高真空电离计
超高真空
能实现气体放电 能实现气体放电
1019 ~ 1016 10-6 ~ 10-3
1016 ~ 1013 10 -3 ~ 5
1013 ~ 109 5 ~ 104
< 109 > 104
l << d
l »d
l >d
l >> d
同前
14 ~ 30
30 ~ 90
标准大气压 1 标准大气压 (atm) 1 托(Torr) (1 毫米汞柱） 1 帕(pa) （1 牛顿/米 2） 1 工程大气压 9.6784×10
-1
托 760
帕 1.0133×10
5
工程大气压 1.0332
-3
1
1.3158× 10
-3
1
7.5008×10
-3
133.32
1.3595×10
9.8692×10
[
]
即认为在一小段时间 t1 - t 2 间隔内抽速近似不 变，由(3-1)式得
Sò
t t
2 1
真空技术概述
真空技术概述真空技术是一门研究和应用真空环境的学科，广泛应用于多个领域，如电子工业、光学仪器、材料科学等。
本文将对真空技术的概述进行详细介绍。
1. 真空的定义和特性真空是指在一定空间范围内，无气体或气体的压强极低，几乎接近于零的状态。
真空的特性包括：气体稀薄、无传热介质、无氧化作用、无声传播等。
2. 真空技术的应用领域真空技术广泛应用于以下领域：2.1 电子工业：真空技术在电子器件制造、显示屏制造等方面发挥着重要作用，可以提供纯净的工作环境。
2.2 光学仪器：真空技术可以消除气体折射和散射对光学仪器性能的影响，提高仪器的测量精度。
2.3 材料科学：利用真空技术可以对材料进行表面处理、薄膜沉积、材料热处理等，提高材料的性能。
2.4 航天科学：在航天器和航天模拟实验中，真空技术被广泛应用于模拟外太空真空环境。
2.5 化学工业：真空技术可以用于化学反应的环境控制，提高反应效率。
3. 真空技术的基本原理和设备3.1 真空泵：真空泵是真空技术中常用的设备之一，包括机械泵、旋片泵、根引泵等，可以抽取容器内的气体，形成真空环境。
3.2 真空度测量：为了控制和监测真空环境的质量，需要使用真空度测量设备，如电离真空规、热电离真空规等。
3.3 真空密封：在真空技术中，需要使用各种真空密封件，如橡胶密封圈、金属密封等，以保证系统的密封性能。
3.4 真空系统设计：真空技术的应用需要进行系统设计，包括真空容器的结构设计、泵的选型和布局等。
4. 真空技术的发展趋势随着科学技术的不断进步，真空技术也在不断发展演进，呈现以下趋势：4.1 高真空技术：在一些特殊领域，如核聚变、粒子加速器等，需要更高真空度的环境，对高真空技术的需求也越来越大。
4.2 低温真空技术：低温真空环境对于一些特殊材料和器件的研究具有重要意义，因此低温真空技术也成为研究热点。
4.3 微型化和集成化：随着微纳加工技术的发展，将真空技术应用于微型化和集成化器件制造中，可以提高器件性能和可靠性。
真空技术
真空技术真空技术是一门研究和应用于真空环境下的科学和技术领域。
它涵盖了真空的起源、产生和测量方法，以及在各个领域中的应用。
真空被定义为气体压力低于大气压的环境。
在大气压力以下，气体分子的自由程增加，而气体密度减小。
这种特殊的环境具有许多独特的特性，可以应用于各种领域，如科学研究、工业生产、电子学和空间技术等。
真空技术的起源可以追溯到古希腊和古罗马时期，当时人们意识到在没有空气存在的条件下，船只可以在水面上漂浮。
然而，真空技术的研究和应用直到18世纪末期才开始发展。
在19世纪，科学家们发现了真空对于电流传导和电弧的影响。
这些发现导致了真空电子学的发展，包括电子管和真空二极管的发明。
在20世纪，真空技术得到了广泛的应用，尤其是在科学实验和工业生产中。
在科学实验中，真空技术被用于创建无空气的环境，以便研究物质在非常低压下的行为。
例如，在粒子加速器中，真空技术被用于创建高真空环境，以便粒子可以在无干扰的条件下进行加速和碰撞。
在工业生产中，真空技术被用于制造和处理各种产品。
例如，在半导体生产中，真空技术被用于沉积材料和清洗表面，以确保产品的质量和可靠性。
此外，真空技术还在电子学领域扮演着重要的角色。
在真空管时代，真空技术是电子器件的核心。
随着半导体技术的发展，真空技术在电子学中的应用减少了，但在某些特殊领域仍然得到了广泛应用。
例如，在光电子学中，真空技术被用于制造光电子器件，如真空紫外光源和像增强器。
此外，真空技术也被用于制造和处理显示屏、太阳能电池和激光器等。
在空间技术中，真空技术是不可或缺的。
在太空中，真空是唯一可用的环境。
因此，为了使航天器能够在宇宙中工作，必须使用真空技术来设计和制造宇航器。
这包括选择合适的材料，以确保宇航器的可靠性和性能。
此外，真空技术还用于创建微弱的大气压，以模拟太空环境，以便测试和验证宇航器的性能和耐力。
综上所述，真空技术是一门研究和应用于真空环境的科学和技术，它在各个领域中发挥着重要的作用。
真空技术
1.1.真空的定義 1.1.1真空之定義 絕對真空 相對真空 自然真空 1.1.2真空的等級 粗略真空(粘滯流) 760~1torr 中度真空(過渡流) 1~10-3torr 高真空(分子流) 10-3~10-7torr 超高真空(分子流) 10-7~10-9torr 極高真空(分子流) 10-9~10-11torr 1.1.3氣體壓力 1atm=760mmHg=760torr=1.013*10-5Pa=1013mbar
氦氣被選為示蹤氣體是因為有以下之優點: *質量最輕的惰性氣體(4 a.m.u),能穿透微小隙縫或細孔. *能很容易被質譜儀偵測到,亦很容易和質量相近的氣體分開. *在大器中的存量很少,只有5ppm *價格合理 *無破壞性 *不具毒性 兩種不同的氦氣測漏方式 *傳統式氦氣測漏儀 *逆流式氦氣測漏儀
1.2.真空中氣體之特性 波義耳定律--氣體體積與壓力之關係 P1*V1=P2*V2 當溫度固定時，體積由Vl變為V2， 壓力亦從原來之P1，變為P2， 由此可知壓力與體積間的改變是存在著一種反比例關係。 查理定律--氣體體積與溫度之關係 V1/T1=V2/T2 當容器中的壓力要保持恆定時，溫度由T1，變為T2， 體積即從原來之V1，變為V2， 亦即表示溫度與體積問的改變存在著一種正比例關係。 氣導 Q=C(P1-P2)
*為了維持容器內的真空程度，必須不斷地排氣， 這個排氣的工具我們一般使用真空邦浦。 由於氣體分子的運動行為依不同溫度、不同種類、 不同濃度而有極大差異，真空邦浦的排氣方式即是 依據不同真空程度氣體分子的運動行為來進行設計， 以現代科技而言，尚無法僅運用單一一種排氣原理 所設計的邦浦來從事涵蓋整個真空領域的抽氣工作。 *既然運用真空邦浦對真空容器抽氣，自然必須有精確 的量測儀器進行容器內真空程度的偵測， 這些量測儀器我們稱之為真空計。 如同真空邦浦一般，真空計是依據在不同真空環境下 之氣體整體行為與氣體個別行為所顯現的物理特性與 化學特性上的差異而設計的，自然也無法僅使用單一 一種偵測原理所設計的真空計即可測量整個真空領域。
真空技术简介
焊点（特别是钎焊的焊点）；
完整真空系统示意图
Gas inlet MFC Vacuum Chamber Valve Pressure Gauge
不同真空度下气体的主要成分
压强（torr） Atm 10-3 10-6 10-9 10-10 10-11 主要气载 Wet Air Water Vapor（75%-85%） H2O，CO H2O，CO，H2 CO，H2 H2
问题：表面测量要求－1小时内污染小于5%， 请问真空度至少要达到多少？请选择 合适的真空泵，并画出连接示意图。
An Experiment on a Bird in the Air Pump
应用： 薄膜生长（分子束外延，蒸发，溅射，化学 气相沉积，…） 薄膜表征（扫描电镜，透射电镜，光电子能 谱，扫描隧道显微镜，……）
P nkT
m 1 dN f 4 N d 2 k T B
具有不同流动速度的各个流动层组成．宏观流速矢量与管轴平行，
流动与气体的粘滞性有关。 分子流：压强低时，气体分子的平均自由程增大，分子间的相互 碰撞减少，分子与管壁的碰撞占主要地位，分于间的内摩擦消失， 气体分子以热运动而自由地独立地直线前进，这种流动被称为分
子流。
黏滞-分子流
湍
流
粘滞流
孔
分子流状态 下各种导管 的流导(空气) 长管 套管
真空的连接与设计
名 词
体积流量：单位时间内气体流抽气系统中任何截面的体积称 为体积流量，单位为升/秒，与气体密度无关
气体流动形态：与压强、温度、气体种类相关
湍流：当气体压强和流速都比较高时，流动呈现不稳定状态，宏 观流速矢量有径向分量．气体流动受到较大的阻力，通常称这种 流动状态为湍流或者旁流。 粘滞流：低真空管道中，随气体压强和流速的逐渐降低，流动由
真空技术实验技术的使用教程
真空技术实验技术的使用教程引言：真空技术是一门应用广泛的科学技术，在各领域的实验研究中起到重要作用。
本文将介绍真空技术的基本原理、常见实验设备以及使用技巧，帮助读者更好地掌握真空实验技术。
一、真空技术的基本原理真空是指低于一个大气压的气压状态。
真空技术实验的前提就是建立并维持一定的真空环境。
真空环境的建立是通过排除气体和蒸气的方法实现的，其基本原理包括以下几点：1.压力差原理：利用高压与低压之间的压力差，将气体从高压区域排放到低压区域，从而形成真空环境。
2.吸附分子排除原理：通过吸附剂或吸附冷阱，将气体分子吸附在表面上，达到排除气体的目的。
3.扩散原理：利用分子之间的碰撞和扩散运动，将气体分子从高浓度区域向低浓度区域扩散，实现排除气体的效果。
二、常见实验设备在真空技术实验中，使用的设备多种多样。
以下列举几种常见的实验设备及其作用：1.真空泵：真空泵是真空技术实验中最常用的设备之一，它的作用是排除容器内的气体和蒸气，从而形成真空环境。
常见的真空泵有离心泵、机械泵、扩散泵等。
2.真空计：真空计用于测量真空度，帮助实验者了解实验环境的气压状态。
常见的真空计有热导率真空计、电离真空计、母线阴极真空计等。
3.真空密封件：真空设备中常用的密封件有橡胶密封圈、金属密封圈等，其作用是保持真空系统的密封性，防止气体泄漏。
4.真空室：真空室是进行真空技术实验的重要容器，也是建立真空环境的载体。
真空室材料具有良好的气密性，常用的材料有不锈钢、铝合金等。
三、使用技巧在进行真空技术实验时，需要注意一些使用技巧，以确保实验的顺利进行和结果的准确性。
1.真空密封：在进行实验前，需要检查真空系统的密封情况，确保密封件完好且安装正确。
实验过程中如果出现漏气现象，应及时检查、更换密封件。
2.真空度控制：根据实验需求，合理控制真空度。
一般情况下，真空度越高，排除气体的效果越好，但也会增加操作难度。
因此，实验者需要根据实验目的和设备要求，选择适宜的真空度。
真空技术(vacuum technique)教材
真空系统
真空系统概念
• 真空系统是由真空泵、真空计、真空阀门、冷阱及真空 管道等组合而成的，是具有所需抽气功能的装置。
真空系统
真空系统应满足下列基本要求：
• 1、应能达到一定的极限真空和工作真空。 极限真空是指系统无漏气时所能达到的最低压强，它是 真空系统的一个重要性能指标。一般说来，极限压强越 低的真空系统越好。工作真空是进行某种工艺过程时所 能维持的真空。在工艺处理过程中，往往要放出大量的 气体，因此工作真空低于系统的极限真空。
真空系统
真空系统应满足下列基本要求：
• 2、有较大的有效抽速 • 3、具有适宜的气氛 • 4、此外，真空系统还要求结构简单、牢靠、操作维修方 便、价格便宜等。
真空系统
真空系统的材料
• 真空系统所用的材料，大致可分为结构材料和辅助材料 两类。结构材料是构成真空系统主体的材料，它将真空 与大气隔开，承受着大气的压力，一般是金属和玻璃。 辅助材料通常是指弹性体、绝缘体和真空油脂等。
真空系统
真空阀门
• 真空阀门是一种用来改变气流方向或控制流量大小的部 件，在真空系统中起着重要作用。
真空系统
真空阱
• 真空阱可分为机械阱、吸附阱和液氮冷阱，在低真空、 高真空系统中都可应用。在低真空系统中主要用来阻挡 和吸附来自机械泵的油蒸汽，防止油蒸汽污染真空系统； 在高真空和超高真空系统常将真空阱置于扩散泵入口的 上方用来吸附和阻挡扩散泵的油蒸汽返流到真空容器， 同时也吸附真空系统中的水和其它物质的蒸汽，以获得 所需要的清洁真空。冷阱是利用低温壁来捕集油蒸汽和 其它蒸汽，其效果取决于冷阱结构和冷剂的温度，温度 越低效果越好。
真空系统
操作注意事项
• 操作中需要尽可能避免或减少油蒸汽的污染，使真空系 统经常处于清洁、良好的状态，严格操作规程，防止故 障发生。 • （1）泵工作液的选择 • （2）设计机构的考虑 • （3）定期维护吸附阱 • （4）控制预抽压强减少机械泵油蒸汽的返流 • （5）气体净化 • （6）供给冷阱液时呀把气阀打开，放出温度较高的气体 以防冷阱温升，释放出已吸附的蒸汽物质。 • （7）定期检查机械泵油的油位，防止油量不足而降低泵 的性能 。 • （8）停机后要对机械泵放气，防止回油。
真空技术发展简史
真空技术发展简史真空技术是指在一定条件下，将物质之间的气体、液体和固体分子之间的距离增大到一定程度，使之呈现出低压状态的技术。
它是现代工业生产中不可或缺的一环，应用广泛，包括电子、航空、石油、医疗、化工等各个领域。
早在17世纪，德国科学家奥托·冯·瓦尔莱把空气抽出容器后发现，容器内部呈现出一种特殊的状态，即真空状态。
此后，真空技术的研究逐渐深入。
18世纪，法国科学家皮埃尔·西蒙·拉普拉斯将真空技术应用于蒸馏和烧结领域，开创了真空技术在实践中的应用。
19世纪，瑞士科学家尤利乌斯·冯·梅尔发明了气体扩散泵，为真空技术的发展奠定了基础。
此后，德国科学家卡尔·布莱斯特率先提出了真空度的概念，并在实验中成功地达到了10^-6 torr的真空度，开创了高真空技术的研究。
20世纪初，美国科学家欧文·朗缪尔发明了真空管，使得电子技术有了大规模发展的可能。
随着科技的进步，真空技术越来越成熟。
20世纪50年代，德国科学家J·戈达德发明了离子泵，使得高真空技术的上限达到了10^-12 torr。
70年代，美国科学家W·鲁昂提出了分子束技术，为开发新材料和制造工艺提供了新途径。
90年代，欧洲科学家发明了多径电子和中性原子碰撞电离质谱技术，为生物医学和环境分析领域提供了新的手段。
21世纪，随着纳米技术的发展，真空技术的应用范围不断扩大，例如纳米制造、纳米材料等领域，真空技术的重要性日益凸显。
总之，真空技术在过去几个世纪中不断发展，应用范围不断扩大，成为现代工业生产的不可或缺的一环。
随着科技的不断进步，真空技术也将不断创新发展，为人类社会的发展做出更大的贡献。
2真空技术
系统实际抽速 Q=Sp· r=S· P P=C(P-Pr)
S
Sp 1 S p / C
真空计的位置
Q C ( P P0 ) p0 S0 pS p p0 (1 S0 / C )
p, S 实际压强要比测量压强高 p0, S0
抽气公式：
dp p S V QL dt
热学性能： 高温下仍具有低蒸汽压 不同部分的热膨胀系数应匹配
气体负载： 放气小，不能多孔 不渗漏，无裂缝和气孔 表面光滑
常用真空材料
腔体材料：
奥氏体不锈钢，比如321, 347, 304钢
铝或铝合金，容易加工，放气率低，但强度低，易变形
陶瓷－玻璃化的氧化铝，放气率低，不易吸附气体，可
耐高温 (1500摄氏度)，但陶瓷易碎且不易加工
旋片式机械泵工作示意图
理想情况下，旋片转动半周后，腔体内压强：
V P (V V ) P0V P P0 ( ) 1 1 V V n个循环后 V Pn P0 ( )n V V
n无限大时，p趋向0；极限真空pm
有害空间 排气空间与吸气空间的间隙 泵油气的循环
干式机械泵
第二章 真空技术
真空的概念与基本特性
真空系统的连接与设计
真空的获得与真空泵
真空测量
要求： 了解各种真空泵的极限真空和应用环境 了解真空系统的基本组成
真空的概念
“真空”拉丁文Vacuo，其意义是虚无 =>气体较稀薄的空间。真空是一个相对的概念
“低于一个大气压的气体状态。”真空状态是
气体分子运动的动态结果。
Molecular density, incidence rate, mean-free path, and monolayer formation time as a function of pressure
真空技术(vacuum technique)
真空系统
真空系统应满足下列基本要求：
• 2、有较大的有效抽速 • 3、具有适宜的气氛 • 4、此外，真空系统还要求结构简单、牢靠、操作维修方 便、价格便宜等。
真空系统
真空系统的材料
• 真空系统所用的材料，大致可分为结构材料和辅助材料 两类。结构材料是构成真空系统主体的材料，它将真空 与大气隔开，承受着大气的压力，一般是金属和玻璃。 辅助材料通常是指弹性体、绝缘体和真空油脂等。
真空的应用
利用真空与地面大气的压力差，可以输运流体、吸尘等。 利用真空中气体分子密度小的特征，可以制造各种电真 空器件如电光源 、 电子管等 。 真空环境有利于某些金 属的焊接、熔炼，某些低熔点金属如Mg、Li、Zn等的分 馏、纯化，以及某些活性金属如Ca、Li、Cs等的氧化物 还原，真空环境(1～10-1Pa)下的低温脱水，真空干燥已 成功地用于浓缩食品、奶粉，制造血浆等。同位素分离， 大规模集成电路的加工，镀膜等也都需要在真空环境下 进行。在科学研究中，例如表面物理实验，各种加速器、 聚变反应和空间环境模拟等都离不开真空。
真空的测量
电离真空规
• 其测量真空度的基本原理是，电离真空规管与真空体系 连接，测量时通电后规管灯丝发射电子，这些电子在带 正电压的栅极作用下高速向收集极运动，在运动过程中 撞击气体分子使它们电离。这样形成的离子流与体系中 气体分子的浓度成正比。因此，由离子流的大小可知气 体的压强。电离真空规的应用范围一般为 0.1333~1.33310-7Pa（10-3~10-9Torr）。
真空系统
操作注意事项
• 操作中需要尽可能避免或减少油蒸汽的污染，使真空系 统经常处于清洁、良好的状态，严格操作规程，防止故 障发生。 • （1）泵工作液的选择 • （2）设计机构的考虑 • （3）定期维护吸附阱 • （4）控制预抽压强减少机械泵油蒸汽的返流 • （5）气体净化 • （6）供给冷阱液时呀把气阀打开，放出温度较高的气体 以防冷阱温升，释放出已吸附的蒸汽物质。 • （7）定期检查机械泵油的油位，防止油量不足而降低泵 的性能 。 • （8）停机后要对机械泵放气，防止回油。
真空技术
真空技术
以下是关于真空技术，希望内容对您有帮助，感谢您得阅读。
1、真空的发生
真空的建立常用二种方法：
使用真空泵
使用真空发生器
一般情况下，如果真空吸盘的数量不是很多，吸盘的直径不是很大，采用喷射式真空发生器发生真空比较经济。
因为喷射式真空发生器本身产生真空所需的就是一般的压缩空气，不需要另外装配其它的真空管道。
但如果真空耗气量比较大的情况下，如彩色显像管制造企业，采用真空泵比较合理。
2、真空元件的选择
选择真空元件首先要考虑选真空发生方式：喷射式真空发生器或真空泵及其管道系统。
真空发生的方式应根据真空吸盘的直径和数量来选择。
真空发生方式确定后，要形成真空吸盘机械装置还需要下面必不可少的元件：
真空吸盘
真空开关
·
真空过滤器
真空发生、真空破坏阀
真空调压阀
真空气缸
3、真空吸盘的计算
真空吸盘提升力的计算公式：W=(P/760)XSXtX1.033
其中:W-真空吸盘提升力(kgf) P-真空压力(mmHg)
S-吸盘面积(cm2)
T-安全系数
·。
第二部分第五章真空技术
19
5、3 真空得测量
测量真空得仪器叫真空计,也称真空规。 1、直接测量压力得麦克劳真空计,就是一种绝对
真空计,工作原理就是气体方程,可用来校正其她真空 计。绝对真空计测量时操作复杂,不能连续读数,测试 工作缓慢。
r1:具有高得温度系数;r2:具有低得温度系数; r3=r4,固定电阻。 随抽真空得进行,压强降到足够低时,因气体 浓度降低,与热丝碰撞得气体分子减少,气体分子 带走得热量减少,但加热电流不变,故热丝得温度 随真空度得上升而上升,电阻发生变化。
电阻~真空度 关系曲线。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
测量范围:102~10-1Pa,高、低真空不能测。
第二部分第五章真空技术
真空在冶金中得应用: 1) 过滤; 2) 保存易腐物质; 3) 熔点、沸点下降,有利于干燥、提纯、分离; 4) 传热速度下降,有利于隔热; 5) 电绝缘性良好; 6) 分子碰撞机会少,可制作加速器; 7) 固体对气体吸附少,有利于物料得表面分析。
2
5、2 真空获得
抽真空:获得真空得过程,也叫排气。
13
14
扩散泵只能作为次级泵使用！ 存在两个反扩散: 1)泵底部和上部被抽气体得密度差形成得反扩散
; 2)油分子与被抽气体分子碰撞,改变方向进入被
抽系统。 改进措施:改善喷嘴设计、提高扩散泵油质量、
加装冷阱。
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使用扩散泵注意事项。
抽到预备真空才能开始工作。 装配前须清洗并装入足够工作液体。 未通冷却水,不得加热扩散泵。
C称为电离真空计得常数,取决于真空计得结构、连接线路 28 、电子电流得大小以及两极得电位,也取决于残余气体得
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真空物理简介壹、真空一、真空的定义真空(vacuum)原拉丁文意指「空」（empty）。
这个名词从字意上系表示没有任何物质存在的空间，因此这个空间到现在为止并不存在，也没有任何方法可以造成，所以完全真空是不存在或者是不可能造成的。
我们现在所指的真空是根据1958 年美国真空学会所下的定义：「在一个空间中的气压低于一大气压力」。
在真空技术中，一密闭容器虽保持真空，但并非「真正的空」，也就是说真空并不表示里面全无气体分子；事实上以目前技术所及的超真空状态，其中仍有为数可观的气体分子存在。
真空的定义虽然简单，但是它涵盖的技术范围很广，可以从以很简单的人力造成的粗略真空，到非常困难的超高真空。
而真空技术会因应用范围的不同，亦有很大的差别。
二、真空度的单位表示和真空的分类真空度是以压力的大小作为指针，而压力的单位为每单位面积上所受之力。
由于国际间有不同的单位系统，因此真空度的表示也有不同单位体制。
常用的单位系统如下表所列：单位系统说明单位简称备注CGS 每平方公分面积上所受之达因力Dyne cm-2 Barye 公制InternationalSystem (IS) MKS 每平方公尺面积上所受之牛顿力N m-2 Pascal(Pa)由于一Barye 的数值太小，不易使用；而常以百万Barye 为单位使用，称为bar，故1 Barye= 0.1 Pa = 10-3 mbar =10-6 bar英制British System 每平方英吋面积上所受之磅力lbf in-2 PSI工业技术大气压Technical Atmosphere每平方公分面积上所受之公斤力kgf cm-2 at 由于at 的数值非常近一标准大气压，故谓之。
工业界较常用。
以毫米计汞柱高mm Hg Torr 汞柱高以英吋计汞柱高in Hg以毫米计水柱高mm H2O学理制AcademicSystem 水柱高以英吋计水柱高in H2OTorr (托) 即mm Hg 是在真空学界最常被使用的单位。
而在医学界中较常以水柱高来表示压力。
物理大气压Physical Atmosphere以标准大气压为单位atm 1 atm = 760 Torr = 14.7 PSI由上述可知压力(真空度)的表示在国际间并未全然统一，为使能在各系统中互换，现将对真空技术中常用的单位之换算表列如下：换算单位mbar bar Torr Pa atm psi kgf cm－2 in Hg in H2O mm H2Ombar = 1 10－3 0.75 102 9.87x10－4 1.45x10--2 1.02x10— 3 2.953x10-2 0.402 10.197bar = 103 1 7.5 x102 105 0.987 14.5 1.02 29.53 4.015x102 1.02x104Torr = 1.333 1.333x10-3 1 1.333x102 1.316x10-3 1.934x10-2 1.36x10－3 3.937x10-2 0.535 13.59Pa = 0.01 10-5 7.5 x10-3 1 9.87x10－6 1.45x10－4 1.02x10－5 2.953x10-4 4.015x10-3 0.102atm = 1.013x103 1.013 760 1.013 x105 1 14.7 1.033 29.92 4.068x102 1.033x104psi = 68.95 6.895x10-2 51.71 6.895x103 6.805x10-2 1 7.03 x10-2 2.036 27.68 7.03 x102kgf cm-2 = 9.81x102 0.981 7.356x102 9.81x104 0.968 14.22 1 28.96 3.937x103 104in Hg = 33.86 3.386x10-2 25.4 3.386 x103 3.342x10-2 0.491 3.453x10-2 1 13.6 3.45 x102in H2O = 2.491 2.491x10-3 1.868 2.491x102 2.458x10-3 3.613x10-2 2.54 x10-3 7.356x10-2 1 25.4mm H2O = 9.81 x10-2 9.81 x10-5 7.354x10-2 9.81 9.677x10-5 1.42 x10-3 10-4 2.896 3.394x10-2 1附注：在真空技术中，压力单位以Torr、mbar、Pa 的使用较为普遍。
而真空的分类，由于不同的帮浦和测量的方法或者说是不同的物理状态，可依压力的大小分为四个区域；名称真空范围所需帮浦主要残留气体粗略(低度)真空Rough Vacuum760 ~ 10-3 Torr 机械帮浦空气、水蒸气、二氧化碳、和一些易挥发溶液的蒸气中度真空Medium Vacuum10-3 ~ 10-5 Torr 机械帮浦与扩散帮浦的组合除了以上之气体外、尚有氢气和帮浦油蒸气高真空High Vacuum10-5 10-8 Torr超高真空Ultra highVacuum10-8 Torr 以下机械帮浦、扩散帮浦、离子帮浦、涡轮分子帮浦、冷冻帮浦、和钛升华等帮浦的组合大部份為氫氣和一氧化碳三、真空的應用利用真空所具之特性（低壓、低氣體分子密度、長平均自由路徑、和長形成單層所需時間等），真空技術擁有非常廣闊和獨具的應用範圍。
略述如下：真空技術的應用物理條件方式應用項目低壓承受壓力差固物、提物轉換或傳輸（活塞閥、吸塵器、過濾）塑模、鑄造移除大氣中活躍分子元素照明（白熱化、螢光性、電子管）熔化、焊熔包裝壓縮、查漏轉移被封閉或分解的氣體乾燥、脫水、濃縮冷凍乾燥、逸氣低氣體分子密度Low molecular Density減少能量轉換熱量絕緣電力絕緣真空微量天平太空摹擬長平均自由路徑Large mean free path避免碰撞電子管、陰極線、電視機、光電管、複合光電管、x光機、加速器、儲存環質譜儀、同位素分離器、電子顯微鏡、電子光束焊接、加熱、鍍膜（蒸發、激賤）分子蒸鍍長形成單層所需時間Long monolayer formationtime清潔表面磨擦、黏著、放射研究、太空材質測試在自然界中，生物常利用粗真空技術來實行一些生命功能，譬如：人的呼吸~ 720 Torr (約- 5 cm H2O)人使用吸管吸吮飲料~ 高達300 Torr (約- 6 m H2O)章魚的吸盤吸力~ 最大更可高達100 Torr而真空更是存在於自然界中，我們知道離地球表面愈高，空氣愈稀薄，壓力也愈低。
一般而言，從地表至一百公里高，平均每十五公里，壓力降低為十分之一；而從一百公里至四百公里，平均每一百公里，壓力降低為十分之一。
也就是說，在離地表九十公里處，真空度約為10-3Torr，在離地表三、四百公里處，真空度約為10-7Torr，而在離地表一千公里處，真空度則高達為10-10Torr，在離地表一萬公里處，真空度更為10-13Torr。
貳、真空元件一、真空幫浦凡能將一空間內之氣體去除，以減低氣體分子數目，造成某種程度之真空狀態的機件，統稱為真空邦浦。
在還沒有討論各種真空幫浦的結構、原理、功能等特性以前，先讓我們按照不同的性質將真空幫浦加以分類，以得一概括性的認識。
而真空幫浦的分類可依三種方式來區分；依抽氣型態、依工作原理、或依工作壓力範圍。
詳細區分如下表：真空幫浦工作方式常用種類抽氣型態工作原理工作壓力範圍(Torr)旋片幫浦760 ~ 10-2滑片幫浦760 ~ 10-3機械幫浦旋轉柱塞式幫浦760 ~ 10-3 魯氏幫浦10 ~ 10-3膜片幫浦760 ~ 10變容積式幫浦活塞幫浦氣體壓縮或膨脹760 ~ 10擴散幫浦擴散牽曳10-3~ 10-8 噴射幫浦黏滯牽曳10-1~ 10-6 氣體動力式幫浦渦輪分子幫浦排氣式幫浦(氣體遷移)：將氣體由特定之空間內去除並排出至大氣分子牽曳<10-3離子幫浦離子化效應<10-5 吸附幫浦760 ~ 10-3冷凝幫浦<10-4鈦昇華幫浦儲氣式幫浦：欲去除之氣體不排至大氣，而利用物理或化學作用永久或暫時性吸附在系統內物理或化學吸收作用10-4~ 10-10而在選用真空幫浦時，通常需考慮幫浦所能達到之最低壓力、有效之工作壓力範圍、抽氣速率大小、和排氣口壓力等四個因素。
最低壓力有時又稱終極壓力，其大小由幫浦本身氣體逆流的大小或所用抽氣媒體（真空油）的蒸汽壓大小來決定。
而有效之工作壓力範圍，其真正的意義是指在此壓力範圍內，幫浦有足夠的抽氣速率。
幫浦的抽氣速率隨壓力而改變，並非定值；且抽氣速率亦因所抽不同的氣體而改變。
一般幫浦製造商在標定抽氣速率時，均以最大抽氣速率為準，較保守的則以平均值計算。
排氣口之壓力，主要是針對排氣式真空幫浦而言，某些幫浦可將氣體直接排至大氣，例如旋片式幫浦；有些則不然，以常見之擴散幫浦而言，其排氣口壓力必需小於0.5 Torr。
排氣口壓力不為一大氣壓之所有幫浦，在實用上必須使用輔助幫浦（或前級幫浦）組合工作以達抽氣目的。
儲氣式幫浦如吸附幫浦無排氣口，且不可使輔助幫浦，但為減低其抽氣時的氣體負荷，亦常使用機械幫浦作粗抽。
由於篇幅有限，一些常用幫浦將於課堂上再作詳細介紹。
二、真空量度計真空計是真空系統的眼睛，讓我們看清真空系統工作的情況，在真空技術領域裡，真空度涵蓋了由760torr 到10-13torr 的範圍，所涵蓋範圍相當於1016的大小。
真空計是依據各種物理原理來量測壓力或分子數目的多少，到目前為止，尚無任何一種真空計可以量測由一大氣到10-13torr 之高真空範圍。
真空技術中壓力之量測分為全壓力量測與分壓力或殘留氣體分析兩種。
在實用上，真空計必需有足夠的靈敏度，準確度以及可信性，但其它如使用壽命、價格等亦為考慮因素。
為了進一步了解真空計的功能和運作，謹列表於下：工作方式常用量度計量測範圍Torr波爾登真空計760 ~ 1膜盒真空計760 ~ 0.1直接式－依作用力大小；直接利用“壁”或“膜”受力作用所產生變化而得之壓力數值，其讀數與氣體種類無關。
電容真空計760 ~ 10-5熱導真空計760 ~ 10-3熱偶真空計1 ~ 10-3派喇尼真空計760 10-3離子真空計< 10-3間接式－依氣體性質；透過對某一物理量（如熱導、電離）的量測，間接利用其值與壓力(氣體分子數和密度）的關係而得之壓力，故換算所得壓力讀數與氣體種類有關。
殘氣分析儀< 10-5分壓註：所列真空計的功能和運作原理，容於課堂上再說明解釋。
三、真空元件及材料在真空技術中，除了上述所說之幫浦及度量計外，尚需要一些真空組件來隔絕和聯結不同的壓力系統，我們亦將對此類真空元件作說明，如腔體、真空閥、漏氣閥、視窗、管路、和墊圈等。