要求掌握的内容: ? 1 机械泵有哪两个主要作用？ ? 2 若用机械泵抽含水蒸气的气体，会产生什么后 果？ ? 3 扩散泵的工作原理。 ? 4 低温泵的工作原理。要获得低温面，有哪三种 方式？ ? 5 吸附泵的工作原理，常用吸附剂。 ? 6 低温泵和吸附泵的共同优缺点是什么？ ? 7 列出四种常用测量真空的真空计？ ? 8 真空检漏有哪三类基本方法？ ? 9 使用高频火花检漏仪检漏时，判别是否有漏孔 的现象是什么？ ? 10 画出用氦质谱仪作检漏设备的检漏系统示意图 并说明其工作原理。并说明用氦气作为示漏气体 的原因。 第8章：真空技术 8.2.1 机械泵 ? 1 两个主要作用 –获得低真空 –作为其它抽更高真空泵(扩散泵、冷凝泵) 的前级泵 ? 3 不宜抽水蒸汽 –水蒸汽在压缩过程中会冷凝，形成的液体 和油混合残留在泵体内，产生的后果： ?泵体中水蒸气压和被抽容器压力达到平衡时， 泵就不起抽气作用了； ?水混入油后，使油含酸性，引起油胶化、泵的 金属零件氧化，损坏机械泵。 2 工作原理 ?油射流的形成 –扩散泵底部的高真空油在经泵外电炉加热后，产生的油蒸 气沿着烟囱管传输到上部，经平行喷嘴向下喷出。由于前 级机械泵的抽空作用，喷嘴外的气体压强很低，压差使油 蒸气从喷嘴处定向高速喷出，形成射流。 ?射流具有很强的带分子的能力 –高的射流运动速度 –蒸气流密度大 –油的分子量大 被抽分子一旦落入射流范围，便可从射流中获得向出口方 向运动的动量，迅速往下方飞去，因此在射流界面内被抽 气体分子不能长期滞留。 ?被抽气体分子进入射流 –由于被抽气体分子不能在射流中长期滞留，因此被抽气体 分子在射流中密度很小，射流界面上与界面内的被抽气体 分子密度差使气体分子不断向射流中扩散，进入射流后被 高速流动的射流带至机械泵抽口附近，最终被机械泵抽 走 8.2.2 扩散泵 8.2.3 低温泵 ? 1 原理 –利用低温表面将气体冷凝以实现抽气的一 种泵 –用低温介质将抽气面冷却到一定温度(如 20K)以下，抽气面就能大量冷凝沸点温度 比该抽气面温度高的气体，产生很大的抽 气作用。 ? 2 低温表面的冷却方式 – (1) 贮液式低温泵 – (2)连续流动式低温泵 – (3)带制冷机的低温泵 ? 1 原理 –吸附泵利用吸附材料在低温下吸附真空系统中的 气体的原理进行工作。 –这些吸附材料在低温下具有很强的吸附能力，吸 附方式一般有物理吸附、吸收和化学吸附。 ? 2 吸附剂 –吸附剂种类：活性炭、分子筛 –吸附：当冷却到一定温度(如液氮)时，其吸附能力 将比室温下大大提高。 –解吸：将吸附泵加热到泵体温度，若要脱水，则 需加热到200~250℃ ? 3 低温泵和吸附泵的优缺点 –优点： ?不含油蒸汽，可得到极为洁净的真空 ?由于冷面尺寸不受限制，可得到很大的抽气速率 –缺点：要消耗低温液体或要由低温制冷机提供冷量 8.2.4 吸附泵 8.3 真空的测量 ? 3 测量方法 –直接测气体压强：U形真空计、麦氏真空 计； –间接测量，非电量电测法：热偶真空计、 电离真空计(热阴极、冷阴极)等 8.4.1 概述 ?方法 –压力检漏法：P内>P外，气压法 –真空检漏法：P内<P外，氦质谱仪检漏 法、高频火花检漏法等 –其它方法：放射性同位素法等 8.4.3 高频火花检漏仪 ? 1 检漏对象 –玻璃系统或器件 ? 2 高频火花检漏仪 –是高频火花发生器，产生电火花 ? 3 是否有漏的判别 –无漏孔时：电火花保持原来杂乱无章的散射 –有漏孔时：杂乱的火花形成一股线条，并出现亮 点 ? 4 使用中注意点 –使用时不宜在某一处停留过久，以免击穿玻璃 ? 2 工作原理 氦作为示漏气体的专门用于检漏的质谱分析仪器，以检测到的 示漏气体—氦的多少来进行检漏。 – N：质谱室阴极，把来自检漏系统的气体分子电离成离子 – S 1 ：磁偏转气体入口，离子加速极，加速电压V （入口） – H：均匀磁场，使被加速的离子按圆形轨迹运动 – S 2 ：磁偏转气体出口 – K：离子接收靶，收集离子 ?偏转半径： ?当H与V一定时，偏转半径R与离子的质荷比M(m/e)有关。 ?对于用氦气作示漏气体检漏时，固定H和R值，调节V值使氦离 子正好通过狭缝S 2 。 8.4.4 氦质谱仪检漏法 MV H R 144 = ?工作原理：当有质量不同的原子在仪器电离 室中电离成各带电荷的正离子，当离子在加 速区受到静电场的加速，获得一定的动能后 进入磁场，受磁场作用作圆周运动，不同的 离子具有不同的偏转半径，只有偏转半径与 质谱仪的几何半径相同的离子才能穿过出口 狭缝到达收集极形成离子流。当用氦作示漏 气体时，调整电场强度使氦离子流正好到达 收集极，则在检漏时，被检漏系统在若有泄 漏，则会有氦原子扩散至氦质谱检漏仪中， 仪表中会有读数反映出系统有漏孔。 8.4.4 氦质谱仪检漏法 ? 3 用氦气作示漏气体的原因 – He在空气中及其残余气体中含量少，本底 压力小 – He轻，易穿过漏孔，流动和扩散也快 – He为惰性气体，不与真空系统中器件发生 化学反应 8.4.4 氦质谱仪检漏法