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真空基础知识Copyright@2005FPIinc,allrightreserved主要内容一、概述二、真空获得三、真空测量四、真空系统的零件五、真空系统的组装与检漏六、真空系统及真空设备七、真空系统计算基础Copyright@2005FPIinc,allrightreserved一、概述Copyright@2005FPIinc,allrightreserved真空状态的特点与真空技术的基本内容真空是指低于一个大气压力的稀薄气体的空间状态。真空度是对气体稀薄程度的一种客观量度。它本应用单位体积中的分子数来量度，但由于历史的原因，真空度的高低仍通常用各向同性的物理量“气体压强”来表示。气体压强越低，表示真空度越高；反之，压强越高，真空度就越低。现在，真空技术已经成为一门独立的前沿学科。基本内容包括：真空物理、真空的获得、真空的测量和检漏、真空系统的设计和计算等。随着表面科学、空间科学高能粒子加速器、微电子学、薄膜技术、冶金工业以及材料学等尖端科技的发展，真空技术在近代尖端科学技术中的地位越来越重要。Copyright@2005FPIinc,allrightreserved真空区域划分与单位换算真空区域国家标准(GB3163-82)的划分是：低真空：105～102Pa中真空：102～10-1Pa高真空：10-1～10-5Pa超高真空：＜10-5Pa单位换算国际单位：Pa(pascal)1Pa=1N/m2换算1atm=760torr=1.01×105Pa=14.7psiCopyright@2005FPIinc,allrightreserved质谱仪器要求高真空的理由离子平均自由程必须大于离子源到收集器的飞行路程氧分压过高影响电子轰击离子源中灯丝的寿命离子源内高的气压可引起高达数千伏的加速电压放电高的气压产生高的本底会干扰质谱及分析结果电离盒内的高气压导致离子—分子反应，改变质谱图样电离盒内的高气压会干扰轰击电子束的正常调节以上诸因素中，第四、五两项与气体种类有关，其余各项取决于气体总压。Copyright@2005FPIinc,allrightreserved二、真空获得Copyright@2005FPIinc,allrightreserved真空泵的分类Copyright@2005FPIinc,allrightreserved旋片式机械真空泵工作压强范围为101325~1.33×10-2Pa属于低真空泵可单独使用，也可作为高真空泵或超高真空泵的前级泵Copyright@2005FPIinc,allrightreserved隔膜真空泵抽速较小，0.2～4L/s，极限真空为几十帕属于无油泵Copyright@2005FPIinc,allrightreserved涡轮分子泵工作压力范围宽，在10-1～10-8Pa范围内具有稳定抽速起动时间短，能抽除各种气体和蒸气分子泵适用于在要求清洁的高真空和超高真空的仪器及设备上使用。Copyright@2005FPIinc,allrightreserved涡轮分子泵原理：利用高速旋转的涡轮叶片不断对被抽气体施以定向的动量和压缩作用，将气体排走。Copyright@2005FPIinc,allrightreserved钛升华泵蒸发热丝电压控制装置吸气面原理：通电给升华器(或热丝)，使钛加热到足够高的温度(1100oC)直接升华。升华出来的钛沉积在用水或液氮冷却的表面上，形成新鲜的钛膜层。钛在升化和沉积的过程中，与活性气体结合成稳定的化合物(固相的TiO或TiN)，将空间的气体分子抽除。需要1~10-2Pa预备真空，压强过高，蒸发器会氧化，极限真空10-8PaCopyright@2005FPIinc,allrightreserved溅射离子泵阳极阴极3～7kV电压，潘宁放电原理：放电产生的离子轰击阴极，引起金属钛的溅射，溅射的钛沉积于阳极筒内壁以及以及阴极上离子轰击较少的部位,形成新鲜活性钛膜吸气。需要1~10-1Pa预备真空，极限真空10-9PaCopyright@2005FPIinc,allrightreserved非蒸散型吸附泵原理：与钛升华泵相同，都是利用吸气材料（Zr-Al合金或Zr-V-Fe合金)对气体分子的化学吸附作用，但非蒸散型吸气剂不需要蒸发或升华，只需将其在某温度下激活，工作时可以在室温下吸气。Copyright@2005FPIinc,allrightreserved非蒸散型吸附泵泵壳泵芯真空规加热器电极热电偶气体分析接头Copyright@2005FPIinc,allrightreserved非蒸散型吸附泵不需蒸发升华，除激活外，没有热源，形状灵活多变，清洁无油，无噪音，无震动。10-10Pa极限真空，对惰性气体无抽速，故非蒸散型吸气剂泵只能做辅助泵，最好在压强低于1Pa的条件下打开使用Copyright@2005FPIinc,allrightreserved各种真空泵的工作范围Copy...