《真空技术基础》课件2

真空技术基础欢迎来到《真空技术基础》课程。本课程将带您深入了解真空技术的核心概念、应用和重要性。让我们一起探索这个fascinating的科技领域。1.绪论真空技术概述真空技术是现代科技的重要基础之一，涉及多个领域的应用。课程内容预览本课程将系统介绍真空的概念、产生、测量及系统构建等核心知识。学习目标掌握真空技术的基本理论和实际应用，为进一步研究奠定基础。1.1什么是真空真空定义真空是指气压低于大气压的空间。完全真空指不含任何物质的空间，实际中难以实现。相对概念真空是相对概念，根据不同应用领域，对真空度的要求也不同。从低真空到超高真空，各有特点。1.2真空技术的重要性1科研突破为尖端科学研究提供必要环境2工业生产提高产品质量，优化制造工艺3环境保护减少污染，提高能源利用效率4日常生活改善生活品质，推动技术进步1.3真空技术的应用领域半导体产业芯片制造、薄膜沉积等过程中广泛应用真空技术。航空航天模拟太空环境，测试航天器性能。科学研究粒子加速器、电子显微镜等设备依赖真空环境。工业制造真空镀膜、真空包装、真空冷冻干燥等工艺。2.真空的概念与单位基本概念了解压力和真空的定义及关系。单位系统掌握真空度的常用单位及转换方法。真空等级认识不同等级真空的特征和应用。2.1压力和真空的基本概念压力定义单位面积上的垂直作用力。标准大气压为101.325kPa。真空定义压力低于标准大气压的状态。压力越低，真空度越高。绝对压力相对于完全真空的压力。真空度常用绝对压力表示。表压相对于大气压的压力。负表压表示真空状态。2.2真空的单位及转换单位名称符号换算关系帕斯卡Pa1Pa=1N/m²毫米汞柱mmHg1mmHg≈133.322Pa托Torr1Torr≈133.322Pa巴bar1bar=10⁵Pa2.3常见真空度的等级1低真空10⁵Pa~10²Pa，适用于真空包装、真空吸盘等。2中真空10²Pa~10⁻¹Pa，用于真空镀膜、电子管制造等。3高真空10⁻¹Pa~10⁻⁵Pa，应用于电子显微镜、粒子加速器等。4超高真空10⁻⁵Pa~10⁻⁹Pa，用于空间环境模拟、表面物理研究等。3.真空的产生1气体分子运动了解分子运动规律2平均自由程掌握自由程概念3真空泵原理学习真空泵工作机制4实际应用探索真空产生技术3.1气体分子的运动规律1布朗运动气体分子做无规则热运动，不断碰撞。2压力来源分子碰撞容器壁产生压力，温度越高，压力越大。3速度分布分子速度服从麦克斯韦-玻尔兹曼分布。4动力学效应分子运动导致扩散、热传导等现象。3.2气体分子的平均自由程定义气体分子两次碰撞之间平均行程距离。真空度越高，平均自由程越长。影响因素气体压力分子直径温度3.3真空泵的工作原理机械泵利用机械运动排出气体，如旋片泵、罗茨泵。扩散泵利用高速蒸汽射流携带气体分子，适用于高真空。低温泵通过冷凝或吸附气体分子，获得超高真空。离子泵利用电离气体分子并吸附，适用于超高真空。4.真空的测量基本原理了解真空计的工作原理。种类特点掌握常见真空计的特征。选择校准学习真空计的选择和校准方法。4.1真空计的基本原理机械原理利用压力变化引起的机械形变，如U型管真空计。热传导原理基于气体热导率随压力变化，如皮拉尼真空计。电离原理利用气体电离特性，如电离规真空计。分子流原理基于分子流动特性，如分子阻力真空计。4.2常见真空计的种类和特点真空计类型测量范围(Pa)主要特点U型管真空计10⁵~10³简单可靠，精度低热偶真空计10³~10⁻¹结构简单，响应快电离规10⁻¹~10⁻⁸高灵敏度，适用高真空电容膜片真空计10⁵~10⁻¹精度高，可测腐蚀性气体4.3真空计的选择和校准选择考虑因素测量范围、精度要求、环境条件、成本等。校准方法标准真空计对比法、静态膨胀法、动态流量法等。校准周期根据使用频率和精度要求，定期进行校准。维护保养定期清洁、检查电气连接，保持良好工作状态。5.真空系统的构成真空腔室真空环境的主要容器，需考虑材料、结构强度等。管路系统连接各组件，影响抽气速度和真空度。密封连接确保系统气密性，防止泄漏。系统设计综合考虑功能、性能和经济性。5.1真空腔室和管路真空腔室材料选择：不锈钢、铝合金等表面处理：电解抛光、化学清洗结构设计：考虑强度和气体释放管路系统管径选择：影响抽气速度管路布局：最小化压力损失材料兼容性：避免污染和腐蚀5.2真空密封和连接静态密封O型圈、金属垫片等，用于固定连接处。动态密封磁流体密封、波纹管等，用于运动部件。法兰连接标准化接口，便于拆装和维护。焊接连接永久性连接，适用于高真空系统。5.3真空系统的设计要点1需求分析明确真空度要求、工艺过程和操作条件。2组件选择选择合适的泵、阀门、真空计等。3结构优化优化腔室和管路布局，提高抽气效率。4安全考虑设计安全联锁、过压保护等措施。5成本控制平衡性能和经济性，选择合理方案。6.真空系统的维护与优化1日常检查定期巡检，及时发现问题2故障排除分析原因，快速解决故障3预防性维护计划性保养，延长设备寿命4性能优化持续改进，提高系统效率6.1真空系统的常见故障及排除故障现象可能原因排除方法抽气速度慢泵性能下降检查维修泵真空度不达标系统泄漏泄漏检测修复压力波动大阀门故障检查更换阀门真空计读数异常真空计故障校准或更换真空计6.2真空系统的定期检查与保养1日常检查观察仪表读数，聆听异常声音，检查外观。2周期性维护更换润滑油，清洁过滤器，检查电气连接。3年度大检全面检查各组件，进行必要的更换和修理。