真空知识解析ppt
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气体流动的种类
气体的流动条件会随着压力的减小而改变，气体的流动种 类分为三种：湍流、层流和分子流。
-
气体流动图示
粘性流动 粘性层流
分子流
-
常用真空单位：Torr, bar, Pa, atm（kgf/cm2），
psi(磅/平方英寸)
一个大气压 = 766 Torr = 1bar = 14.5psi = 105Pa
• 冷泵的冷头经过长时间的气体吸附，吸附能力也会逐渐下降。 • 这个时候就需要对冷泵进行再生。 • 再生的方式是用加热的氮气对冷泵内部进行90分钟的吹扫。冷头上吸
附的气体在这个过程中会释放从而被氮气带走，经过充分的吹扫，冷 头恢复洁净状态。 • 再经过压缩的氦气对冷头的降温，冷泵实现再生。
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真空规的分类：
-
实现真空的方法 —— 真空泵
• 依据可以实现真空的能力分为： • 机械泵 • 分子泵 • 冷泵
-
各类泵的抽真空能力
粗真空
中真空
粗轴泵
罗茨鼓风机
高真空 涡轮泵
超高真空
低温泵
-
机械泵（ Roughing Pump）
-
机械泵工作原理图
排气口
交叉
进气口
排气阀
叶片2 转子2
第二阶段
转子1
第一阶段
叶片1
-
Convectron gauge
• 测量范围： 1mT-766T。 压力值的变化，分子活性 变化，sensor filament的 温度就会随之变化，灯丝 阻值随之变化，惠斯通电 桥就会电压失衡，输入电 压随之调节，电桥的电压 变化来反应压力值的变化 。The analog voltage range is 0–10 VDC which corresponds to 1 mTorr -1000 Torr. At 760 Torr, the output voltage is about 8.79 VDC.
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冷泵的吸附Biblioteka Baidu以分为三级来完成：
• 80 K array：一级冷凝面由镀镍铜制成，主要吸附水蒸汽、碳氢化合 物。
• 15 K array(快速再生):二级冷凝面也是由镀镍铜制成，主要吸附N2, O2, Ar, CO2, and CO 。
• 最底层的活性炭主要吸附H2, He, and Ne 。
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冷泵的再生
真空知识解析
制作： 鲍云峰
-
真空的基本概念
• 什么是真空呢？ • 一句话，就是当容器里的气压低于标准大
气压时，即为真空现象。其标准的定义为 ： 在标准温度和压力下，当一升容积的容器 里的气体分子数少于2.7×1022个时，就产 生了真空现象。
-
Mean Free Path
• 平均自由程是指两次碰撞之间一个分子平均所走的距离。 平均自由程的大小取决于气体的温度、压力及分子的尺寸。
-
• 测量范围： 1mT-1000T。
• 压力值的变化， 分子运动活性会 随之变化，进而 导致灯丝的温度 的变化，热偶的 阻值也随之变化 ，用TC阻值的变 化来实现压力测 量。
TC gauge
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Ion gauge （离子计）
• 测量范围： 10-3--10-9T. 灯丝将环境中的气体分 子电离，被电离的离子 由搜集器收集，形成电 流，电流的大小反应压 力值的大小。
• Capacitance manomenter • Convectron gauge • TC gauge • Ion gauge
-
Capacitance manomenter
• 测量范围： 0.5mT-100mT 。 靠隔膜和计 数电极之间电容 的变化来反应压 力的变化。
• 0–10 VDC corresponds to 0.5–100 mTorr, 102.3mT表示满 量程。
密封圈
水供应/返回口 转子 固定片
旋转方向 流动方向
进气口 固定片 转子 电机 电机轴 冷却水通道
支持端口
-
返扩散
冷泵 (cryopump)
-
车载控制器
冷泵构造图
TC计
二级管连接器 置换剂
80K阵列
氦回港 辅助TC计
氦自动入港口
电源连接器
-
减压阀
再生氮 前级管道连接
进气口
冷头
15K阵列
压缩机构造
低温泵开关
低温泵电源连接器
油的视线玻 璃（前面）
供水口 回水口
供应压力安全阀
安全阀回座压力
氦回港
输入电源连接器 充氦气的拟合 手动充气阀
氦返回压力表 氦气供应端口
电气控制机箱
差示压力救济阀 压力切断阀
吸附器
-
冷泵工作原理
以氦气作为制冷剂，即热量载体。压缩机将氦气 压缩至200psi的高压，高压的氦气在冷泵冷头处 膨胀吸热，实现冷头的降温，冷头的温度最终降 到10K（-263 ° C）左右来实现对气体的吸附。 吸热膨胀后氦气回到压缩机中重新被压缩，体积 压缩过程中释放的热量被冷却循环水带走。
网格
加热的灯丝
离子收集器
-
THANK YOU!
-
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罗茨鼓风机（roots blower）
• 为了减少抽气时间、增加抽气速率，通常 会在机械泵的基础上再加装一台罗茨鼓风 机，加装罗茨鼓风机后的泵组，可以将抽 气速率提升20%左右。
-
罗茨鼓风机工作原理图
转子
进气口
内壁
排气口
-
分子泵 （turbomolecular pump）
-
分子泵工作原理图
气体流动的种类
气体的流动条件会随着压力的减小而改变，气体的流动种 类分为三种：湍流、层流和分子流。
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气体流动图示
粘性流动 粘性层流
分子流
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常用真空单位：Torr, bar, Pa, atm（kgf/cm2），
psi(磅/平方英寸)
一个大气压 = 766 Torr = 1bar = 14.5psi = 105Pa
• 冷泵的冷头经过长时间的气体吸附，吸附能力也会逐渐下降。 • 这个时候就需要对冷泵进行再生。 • 再生的方式是用加热的氮气对冷泵内部进行90分钟的吹扫。冷头上吸
附的气体在这个过程中会释放从而被氮气带走，经过充分的吹扫，冷 头恢复洁净状态。 • 再经过压缩的氦气对冷头的降温，冷泵实现再生。
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真空规的分类：
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实现真空的方法 —— 真空泵
• 依据可以实现真空的能力分为： • 机械泵 • 分子泵 • 冷泵
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各类泵的抽真空能力
粗真空
中真空
粗轴泵
罗茨鼓风机
高真空 涡轮泵
超高真空
低温泵
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机械泵（ Roughing Pump）
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机械泵工作原理图
排气口
交叉
进气口
排气阀
叶片2 转子2
第二阶段
转子1
第一阶段
叶片1
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Convectron gauge
• 测量范围： 1mT-766T。 压力值的变化，分子活性 变化，sensor filament的 温度就会随之变化，灯丝 阻值随之变化，惠斯通电 桥就会电压失衡，输入电 压随之调节，电桥的电压 变化来反应压力值的变化 。The analog voltage range is 0–10 VDC which corresponds to 1 mTorr -1000 Torr. At 760 Torr, the output voltage is about 8.79 VDC.
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冷泵的吸附Biblioteka Baidu以分为三级来完成：
• 80 K array：一级冷凝面由镀镍铜制成，主要吸附水蒸汽、碳氢化合 物。
• 15 K array(快速再生):二级冷凝面也是由镀镍铜制成，主要吸附N2, O2, Ar, CO2, and CO 。
• 最底层的活性炭主要吸附H2, He, and Ne 。
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冷泵的再生
真空知识解析
制作： 鲍云峰
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真空的基本概念
• 什么是真空呢？ • 一句话，就是当容器里的气压低于标准大
气压时，即为真空现象。其标准的定义为 ： 在标准温度和压力下，当一升容积的容器 里的气体分子数少于2.7×1022个时，就产 生了真空现象。
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Mean Free Path
• 平均自由程是指两次碰撞之间一个分子平均所走的距离。 平均自由程的大小取决于气体的温度、压力及分子的尺寸。
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• 测量范围： 1mT-1000T。
• 压力值的变化， 分子运动活性会 随之变化，进而 导致灯丝的温度 的变化，热偶的 阻值也随之变化 ，用TC阻值的变 化来实现压力测 量。
TC gauge
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Ion gauge （离子计）
• 测量范围： 10-3--10-9T. 灯丝将环境中的气体分 子电离，被电离的离子 由搜集器收集，形成电 流，电流的大小反应压 力值的大小。
• Capacitance manomenter • Convectron gauge • TC gauge • Ion gauge
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Capacitance manomenter
• 测量范围： 0.5mT-100mT 。 靠隔膜和计 数电极之间电容 的变化来反应压 力的变化。
• 0–10 VDC corresponds to 0.5–100 mTorr, 102.3mT表示满 量程。
密封圈
水供应/返回口 转子 固定片
旋转方向 流动方向
进气口 固定片 转子 电机 电机轴 冷却水通道
支持端口
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返扩散
冷泵 (cryopump)
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车载控制器
冷泵构造图
TC计
二级管连接器 置换剂
80K阵列
氦回港 辅助TC计
氦自动入港口
电源连接器
-
减压阀
再生氮 前级管道连接
进气口
冷头
15K阵列
压缩机构造
低温泵开关
低温泵电源连接器
油的视线玻 璃（前面）
供水口 回水口
供应压力安全阀
安全阀回座压力
氦回港
输入电源连接器 充氦气的拟合 手动充气阀
氦返回压力表 氦气供应端口
电气控制机箱
差示压力救济阀 压力切断阀
吸附器
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冷泵工作原理
以氦气作为制冷剂，即热量载体。压缩机将氦气 压缩至200psi的高压，高压的氦气在冷泵冷头处 膨胀吸热，实现冷头的降温，冷头的温度最终降 到10K（-263 ° C）左右来实现对气体的吸附。 吸热膨胀后氦气回到压缩机中重新被压缩，体积 压缩过程中释放的热量被冷却循环水带走。
网格
加热的灯丝
离子收集器
-
THANK YOU!
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罗茨鼓风机（roots blower）
• 为了减少抽气时间、增加抽气速率，通常 会在机械泵的基础上再加装一台罗茨鼓风 机，加装罗茨鼓风机后的泵组，可以将抽 气速率提升20%左右。
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罗茨鼓风机工作原理图
转子
进气口
内壁
排气口
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分子泵 （turbomolecular pump）
-
分子泵工作原理图