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真空技术

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真空技术,所有过程和物理测量均在低于正常大气压的条件下进行。由于以下原因之一,通常在真空中进行过程或物理测量:(1)去除可能在过程中引起物理或化学反应的大气成分(例如,活性金属如钛的真空熔化) ); (2)干扰正常室内条件下存在的平衡条件,例如从大部分材料中清除被阻塞或溶解的气体或挥发性液体(例如,油脱气,冷冻干燥)或从表面释放气体(例如,在制造过程中清理微波管和线性加速器);(3)延长粒子与另一粒子碰撞之前必须行进的距离,从而帮助粒子在运动过程中移动而不会在源和目标之间发生碰撞(使用示例包括真空镀膜,粒子加速器,电视显像管);(4)减少每秒的分子撞击次数,从而减少在真空中制备的表面受到污染的机会(在清洁表面研究中很有用)。

对于任何真空过程,都可以定义最大允许压力的极限参数。它可以是每单位体积的分子数(原因1和2),平均自由程(原因3)或形成单层所需的时间(原因4)。

在室温和正常大气压下,1立方英尺(0.03立方米)的空气包含大约7×10 23个分子,它们以随机方向,每小时大约1,000英里(每小时1,600公里)的速度运动。传递给墙壁的动量交换等于每平方英寸墙壁面积14.7磅的力。大气压力可以用多种单位表示,但直到最近,它通常以单位横截面且高度为760 mm的水银柱的重量表示。因此,一个标准大气等于760 mm Hg,但是为了避免出现明显不同的单位,我们提出了一个术语torr。一标准大气= 760托(1托= 1毫米汞柱)。该术语在1971年被SI单位代替,该单位定义为牛顿每平方米(N / m 2),并称为帕斯卡(1 pascal = 7.5×10 -3 torr)。

真空技术在工业上的首次主要应用发生在1900年的电灯泡生产中。随后需要其他真空操作的设备,例如各种类型的电子管。此外,发现在真空中进行的某些过程达到了优异的结果或在正常大气条件下实际上无法达到的结果。这些发展包括镜片表面的“光晕”以增加光的透射,为血库准备血浆以及生产诸如钛之类的活性金属。1950年代核能的出现为大规模开发真空设备提供了动力。稳步发现真空工艺的应用越来越多,例如在太空模拟和微电子领域。

已经开发出用于产生,维持和测量真空的各种装置。下面介绍几种更重要的类型。

油封旋转泵

容量>可以从1 / 2〜1000立方英尺每分钟,从大气压下操作下降到低达2×10 -2托下单级泵和小于5×10 -3乇用于两级泵。泵将其全速从大气压发展到大约1托,然后在极限压力下降至零。这种类型的装置可用于泵送液体和气体,是一种双叶片泵,其中转子相对于定子是偏心的,因此形成了一个月牙形容积,该叶片被叶片通过出口阀扫过。旋转活塞泵是另一种类型,类似于单叶片泵,但是单叶片是转子周围的套筒配件的一部分。叶片是中空的,用作入口阀,当转子位于顶部中心时,将泵从系统中关闭。

泵的高压侧和低压侧之间的泄漏限制了可达到的极限压力(主要是由于残留在密封油中的气体和蒸气的残留,这些气体和蒸气在暴露于低入口压力时会闪蒸出来)以及所暴露的油的分解而受到限制。摩擦产生的热点。

该泵的典型应用是在食品包装,高速离心机和紫外线光谱仪中。对于所描述的大多数其他泵,它也广泛用作前级泵或粗抽泵,或两者兼而有之。