真空原理高阳ppt课件

1、高阳高阳;目目 录录一、真空简介一、真空简介 1. 1.真空的定义真空的定义 2. 2.真空的基本特点真空的基本特点 3. 3.真空度单位真空度单位 4. 4.真空单位相关知识真空单位相关知识 5. 5.真空区域大致划分及分子运动真空区域大致划分及分子运动 6. 6.常用压强单位换算表常用压强单位换算表二、真空帮浦简介二、真空帮浦简介 1. 1.帮浦的定义帮浦的定义 2. 2.帮浦的分类帮浦的分类 3. 3.旋片帮浦的特点旋片帮浦的特点 4. 4.罗茨帮浦的特点罗茨帮浦的特点三、真空测量方法三、真空测量方法 1. 1.真空测量方法真空测量方法 2. 2.薄膜电容规薄膜电容规 3. 3.皮拉尼真

2、空计皮拉尼真空计 ;一、真一、真 空空 简简 介介1.1.真空的定义真空的定义 所谓所谓“真空真空就是指在特定的空间就是指在特定的空间内一特定空间内部之内一特定空间内部之部份物质被排出，使部份物质被排出，使其压强小于一个标准其压强小于一个标准大气压大气压(101325(101325帕斯帕斯卡卡) ) ，则我们通称此，则我们通称此空间为真空或真空空间为真空或真空 真 空;一、真一、真 空空 简简 介介2.2.真空的基本特点真空的基本特点 在真空中，气体分子密度低，在某些情况下，在真空中，气体分子密度低，在某些情况下，真空可以近似地看作没有气体真空可以近似地看作没有气体“污染的空间。真污染的空间。

3、真空中，气体分子或带电粒子的平均自由程为：空中，气体分子或带电粒子的平均自由程为：pkT22其中为分子直径，其中为分子直径，p p为压强，为压强，T T为气体温度，为气体温度，k k为玻为玻耳兹曼常数。耳兹曼常数。;一、真一、真 空空 简简 介介3.3.真空度单位真空度单位 在真空技术中除国在真空技术中除国际单位制的压力单位际单位制的压力单位 Pa Pa外，常以托外，常以托TorrTorr）（作为真空度的单位。（作为真空度的单位。1 1托等于托等于1 1毫米高的汞柱所毫米高的汞柱所产生的压力，即产生的压力，即1Torr1Torr133Pa133Pa按气体压力大小的按气体压力大小的同，通常把同，

4、通常把 真空范围划真空范围划分为：低真空分为：低真空 、中真空、中真空、高真空、超高真空、极高真空、超高真空、极高真空。高真空。 外太空堪称最接近真空的空间;一、真一、真 空空 简简 介介4.4.真空单位相关知识真空单位相关知识标准环境条件标准环境条件温度为温度为2020，相对湿度为，相对湿度为65%65%，大气压力为：，大气压力为：1atm 101325Pa=1013.25mbar=760Torr1atm 101325Pa=1013.25mbar=760Torr气体的标准状态气体的标准状态温度为温度为00，压力为：，压力为：101325Pa101325Pa压力（压强）压力（压强）p p气体分

5、子从某一假想平面通过时，沿该平面的正法线方气体分子从某一假想平面通过时，沿该平面的正法线方向的动量改变率，除以该平面面积或气体分子作用于其向的动量改变率，除以该平面面积或气体分子作用于其容器壁表面上的力的法向分量，除以该表面面积。注：容器壁表面上的力的法向分量，除以该表面面积。注：“压力压力”这一术语只适用于气体处于静止状态的压力或这一术语只适用于气体处于静止状态的压力或稳定流动时的静态压力稳定流动时的静态压力帕斯卡帕斯卡PaPa国际单位制压力单位，国际单位制压力单位，1Pa=1N/m21Pa=1N/m2托托TorrTorr 压力单位，压力单位，1Torr=1/760atm1Torr=1/76

6、0atm标准大气压标准大气压atmatm 压力单位，压力单位，1atm=101325Pa1atm=101325Pa毫巴毫巴mbarmbar压力单位，压力单位，1mbar=102Pa1mbar=102Pa;一、真一、真 空空 简简 介介5.5.真空区域大致划分及分子运动真空区域大致划分及分子运动 真空划分真空划分压压 力力分子运动状态分子运动状态PaPaTorrTorr低低 真真 空空10105 510102 27607601 1粘滞流粘滞流 viscous flowviscous flow中中 真真 空空10102 21010-1-11 11010-3-3中间流（过渡流）中间流（过渡流） in

7、termediate flowintermediate flow高高 真真 空空1010-1-11010-5-510-310-31010-7-7分子流分子流 molecular molecular flowflow超高真空超高真空1010-5-51010-7-7分子流分子流 molecular molecular effusioneffusion极高真空极高真空;一、真一、真 空空 简简 介介6.6.常用压强单位换算表常用压强单位换算表单位单位帕帕/Pa/Pa托托/torr/torr毫巴毫巴/mbar/mbar标准大气压标准大气压1P1Pa a1 17.57.51010-3-31 11010-

8、2-29.879.871010-6-61Torr1Torr133.3133.31 11.3331.3331.3161.3161010-3-31mbar1mbar1001000.750.751 19.879.871010-4-41atm1atm1.0131.01310105 57607601.0131.01310103 31 11 pa 1 pa 1N/m2 1N/m21 atm1 atm105 Pa105 Pa760 Torr760 Torr1 Torr1 Torr1 mmHg1 mmHg133 Pa133 Pa1 mbar1 mbar100 Pa100 Pa;二、真二、真 空空 帮帮 浦浦

9、简简 介介1.1.帮浦的定义帮浦的定义去 除 特 定 空 间 内 的 气 体 ，去 除 特 定 空 间 内 的 气 体 ，以 减 低 气 体 分 子 的 数 目 ，以 减 低 气 体 分 子 的 数 目 ，形 成 某 种 程 度 真 空 状 态形 成 某 种 程 度 真 空 状 态的 装 置 。的 装 置 。;二、真二、真 空空 帮帮 浦浦 简简 介介2.2.真空系统真空系统真空系统主要由机械帮浦、罗茨帮浦或其真空系统主要由机械帮浦、罗茨帮浦或其他类型之帮浦及一系列的真空检知器、真他类型之帮浦及一系列的真空检知器、真空阀构成，其主要功能即抽去大室中的杂质空阀构成，其主要功能即抽去大室中的杂质气

10、体，为大室提供高真空环境。气体，为大室提供高真空环境。;二、真二、真 空空 帮帮 浦浦 简简 介介3.3.旋片帮浦的特点旋片帮浦的特点 体积小、重量轻、噪音低；体积小、重量轻、噪音低； 设有气镇阀，可抽除少量设有气镇阀，可抽除少量水蒸气；在环境温度五摄氏水蒸气；在环境温度五摄氏度到四十摄氏度范围内，进度到四十摄氏度范围内，进气口压强小于气口压强小于1.3X1031.3X103帕的帕的条件下允许长期连续运转，条件下允许长期连续运转，被抽气体相对湿度大于百分被抽气体相对湿度大于百分之九十时，应开气镇阀。之九十时，应开气镇阀。 设有自动防返油止回阀，设有自动防返油止回阀，启动方便；启动方便； 进气口

11、连续畅通大气运转进气口连续畅通大气运转不得超过一分种；不得超过一分种； 不适用于抽除对金属有腐不适用于抽除对金属有腐蚀的，对泵油起化学反应的，蚀的，对泵油起化学反应的，含有颗粒尘埃的气体，以及含有颗粒尘埃的气体，以及含氧过高的，有爆炸性的，含氧过高的，有爆炸性的，有毒的气体。有毒的气体。;二、真二、真 空空 帮帮 浦浦 简简 介介4.4.罗茨帮浦的特点罗茨帮浦的特点在较宽的压强范围内有较大的在较宽的压强范围内有较大的抽速；抽速； 起动快，能立即工作；起动快，能立即工作； 对被抽气体中含有的灰尘和水对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感；蒸气不敏感； 转子不必润滑，泵腔内无油；转子不必润滑，泵腔内

12、无油； 振动小，转子动平衡条件较好，振动小，转子动平衡条件较好，没有排气阀；没有排气阀； 驱动功率小，机械摩擦损失小；驱动功率小，机械摩擦损失小； 结构紧凑，占地面积小；结构紧凑，占地面积小； 运转维护费用低。运转维护费用低。 罗茨帮浦的工作原理罗茨帮浦的工作原理;三、真空测量方法三、真空测量方法1.1.真空测量方法真空测量方法 测量低于大气压的测量低于大气压的气体压强的工具称气体压强的工具称为真空计。真空计为真空计。真空计可以直接测量气体可以直接测量气体的压强，也可以通的压强，也可以通过与压强有关的物过与压强有关的物理量来间接地测量理量来间接地测量压强。前者称为绝压强。前者称为绝对真空计，后

13、者称对真空计，后者称为相对真空计。按为相对真空计。按照真空计的不同原照真空计的不同原理与结构可以分为：理与结构可以分为：静态变形真空计、静态变形真空计、压缩式真空计、热压缩式真空计、热传导真空计、电离传导真空计、电离真空计、气体放电真空计、气体放电真空计、辐射真空真空计、辐射真空计等。计等。;三、真空测量方法三、真空测量方法2.2.薄膜电容规薄膜电容规 如右图所示，在不如右图所示，在不同压力下金属膜片受力同压力下金属膜片受力不同会有不同尺度的变不同会有不同尺度的变形，使得金属膜片和电形，使得金属膜片和电极之间的电容变化，通极之间的电容变化，通过测量电容的变化量，过测量电容的变化量，即可知道金属

14、膜片上气即可知道金属膜片上气压的变化。压的变化。 这种规的测量范围这种规的测量范围一般横跨一般横跨4 4个量级，比如个量级，比如可能是可能是0.01Pa0.01Pa至至100Pa100Pa、0.1Pa0.1Pa至至1000Pa1000Pa等。等。 这种规的优点是灵这种规的优点是灵敏度很高。缺点是必须敏度很高。缺点是必须在高于环境温度的恒温在高于环境温度的恒温条件下使用，以消除温条件下使用，以消除温度不同对膜片力学性能度不同对膜片力学性能的影响，使用前一般需的影响，使用前一般需要预热数小时。要预热数小时。金属或三氧化铝制的隔膜(由于气压p的);三、真空测量方法三、真空测量方法3.3.皮拉尼真空计皮拉尼真空计 电阻真空计又称皮拉尼真电阻真空计又称皮拉尼真空计，它由测量规管和测量电空计，它由测量规管和测量电路两部分组成，测量规管结构路两部分组成，测量规管结构原理。热丝是用电阻温度系数原理。热丝是用电阻温度系数大的材料如钨、镍、铂等金属大的材料如钨、镍、铂等金属或半导体热敏电阻等制成，它或半导体热敏电阻等制成，它 们对温度的变化反应灵