Вакуумные камеры

Вакуумные камеры предназначены для создания определенных «чистых» условий исследования, проведения процессов в вакууме или контролируемой среде либо для изоляции технологических процессов (операций) от окружающей среды.

Вакуумные камеры представляют собой часть вакуумной системы, к которым предъявляют следующие основные требования: обеспечение необходимых для проведения технологического процесса остаточного и парциального давлений (р0 и pi); получение необходимых вакуумных условий в заданное время t. Для выполнения этих требований при проектировании вакуумной системы определяют поток Q откачиваемого газа во времени, по которому рассчитывают быстроту откачки S0 системы н выбирают насосы, обеспечивающие необходимые значения S„, р0, р; и t.
Для определения значений Q в общем виде необходимо знать объем VBi к, площадь FH поверхности, находящейся в вакууме, материал и температуру камеры н ряд других параметров, характерных для каждой конкретной установки и влияющих на значение Q.
В зависимости от требований вакуумные камеры подразделяют на низко-, высоко- и сверхвысоковакуумные. Кроме того, к ннм могут быть предъявлены требования по «чистоте» вакуума, т.е. допустимо илн нет наличие углеродсодержащих компонентов в остаточном газе. Для получения чистого и сверхвысокого вакуума камеры прогревают, что накладывает дополнительные требования к их конструктивным элементам. Обычно различают два типа камер: непрогреваемые и прогреваемые. Вакуумные камеры, как правило, изготовляют из металлов, хотя в лабораторной практике для этих целен часто применяют стекло.
К основным конструктивным элементам вакуумных камер следует отнести обечайки, днища, крышки, патрубки, фланцы.

КОНСТРУКЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВАКУУМНЫХ СИСТЕМ

Продолжить

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВАКУУМНОЙ ТЕХНИКИ

Понятие вакуума

Продолжить

Элементы вакуумных систем

Разборные вакуумные соединения

Шешин Е.П. Основы вакуумной техники: Учебное пособие. — М.: МФТИ, 2001. — 124 с.

В разборных вакуумных соединениях необходимо обеспечить герметичность стыка двух соединяемых деталей, близкую к герметичности сплошного материала. В месте соприкосновения двух деталей в результате механической обработки всегда остаются микронеровности, которые затрудняют получение вакуумно-герметичного соединения.
Герметичность может быть достигнута значительно легче, если в зазор между соединяемыми материалами поместить уплотнитель, вязкость которого достаточна для заполнения неровностей при контактных напряжениях, значительно меньших предела упругости основных соединяемых материалов.
В качестве уплотнителей могут применяться смазки, резины, фторопласт, металлы. К разным вакуумным соединениям предъявляются следующие требования: минимальное натекание и газовыделение; механическая прочность; термическая стойкость — способность выдерживать многократные прогревы без нарушения герметичности; коррозионная стойкость; максимальное число циклов разборки и сборки с сохранением герметичности; удобство ремонта и технологичность в изготовлении; возможность лёгкой проверки на герметичность.

Приборы для измерения давления

Шешин Е.П. Основы вакуумной техники: Учебное пособие. — М.: МФТИ, 2001. — 124 с.

Неотъемлемой частью любой вакуумной системы является аппаратура для измерения давления разрежённого газа. Область давления, используемая в современной вакуумной технике, 10⁵ – 10^-12 Па. Измерение давлений в таком широком диапазоне, естественно, не может быть обеспечено одним прибором. В практике измерения давления разрежённых газов применяются различные типы преобразователей, отличающиеся по принципу действия и классу точности.
Приборы для измерения общих давлений в вакуумной технике называются вакуумметрами и обычно состоят из двух частей — манометрического преобразователя и измерительной установки. По методу измерения вакуумметры могут быть разделены на абсолютные и относительные. Показания абсолютных приборов не зависят от вида газа и могут быть заранее рассчитаны.
Эти манометры измеряют давление, как силу ударов молекул о поверхность. При малых давлениях непосредственное измерение силы давления невозможно из-за её малости. В приборах для относительных измерений используют зависимость параметров некоторых физических процессов, протекающих в вакууме, от давления. Эти приборы нуждаются в градуировке по образцовым приборам. Вакуумметры измеряют давление газов, присутствующих в вакуумной системе. На рис. 3.1. показаны диапазоны рабочих давлений различных типов вакуумметров.

Получение вакуума

Шешин Е.П. Основы вакуумной техники: Учебное  пособие. — М.: МФТИ, 2001. —  124 с.

В основу получения вакуума могут быть положены два принципа: первый — удаление газа из откачиваемого сосуда за пределы вакуумной системы, второй — связывание газа в вакуумной системе. Первый принцип реализован в газоперемещающих насосах.
Перемещение массы газа можно производить периодически, отдельными порциями и непрерывно. Для удаления порции газа необходимо изолировать в рабочей камере насоса определенный объем газа, переместить его от входного патрубка насоса к выходному, сжать в процессе перемещения до давления, большего, чем давление в выходном сечении насоса, и вытолкнуть газ за пределы насоса. Вакуумные насосы, которые откачивают газ отдельными порциями в результате периодического изменения объема и положения рабочей камеры, называются объемными вакуумными насосами. Объемными вакуумными насосами являются только механические насосы, т. е. такие насосы, откачивающее действие которых основано на перемещении газа вследствие механического движения рабочих частей насоса.

Элементы вакуммных явлений

Основные понятия теории вероятности

Шешин Е.П. Основы вакуумной техники: Учебное  пособие. — М.: МФТИ, 2001. —  124 с.

Для дальнейшего изложения нам потребуются некоторые определения теории вероятности. Систематическое изложение этих вопросов выходит за рамки данного пособия, поэтому интересующийся читатель может обратиться к соответствующей литературе, например, [1].

Дискретные случайные величины
Рассмотрим случайную величину x, которая может принимать множество значений x1, x2, … xi … . В результате конкретного измерения может быть получено определенное, но заранее неизвестное значение из множества допустимых. Проведем N измерений и обозначим через Ni, сколько раз величина x приняла значение xi. Тогда можно ввести понятие частоты появления значения xI:

Течеискание

Шешин Е.П. Основы вакуумной техники: Учебное пособие. — М.: МФТИ, 2001. — 124 с.

В вакуумной технике под течеисканием понимается совокуп­ность средств, методов и способов обнаружения течей и установле­ния степени герметичности вакуумных систем.
Место нарушения целостности оболочки называют течью. Это обычно микропоры в самом материале оболочки и в сварных швах, риски на рабочей поверхности фланцев и металлических уплотнителей, образующие сквозной канал с выходом на обе стороны оболочки. Величина течи, так же, как и степень герметичности, характеризуется потоком воздуха, перетекающего через течь в единицу времени при нормальных условиях.
В вакуумной технике количество газа, натекающего в систему, часто характеризуют произведением объема проникшего газа V на его давление Р. Количество газа, проникшего в систему, деленное на время натекания, определяет поток газа.
В системе СИ основными единицами объема, давления и времени являются метр кубический (м3), паскаль, равный ньютону, деленному на метр квадратный (Па = Н/м2) и секунда (с). Отсюда поток будет выражаться:

Как получить высокий вакуум

Методы получения высокого вакуума

Лабораторная работа по курсу: Вакуумная электроника

Составители: А.С. Батурин, И.Н. Ескин, С.Г. Кузьменко, Н.Н. Чадаев, Е.П. Шешин Московский физико-технический институт

I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

В процессе выполнения работы студент должен

• изучить на практике работу форвакуумного и диффузионного насосов,
• изучить работу и научиться пользоваться термопарным и ионизационным вакуумметрами,
• освоить методы откачки стеклянных вакуумных систем до высокого вакуума,
• освоить методы обезгаживания вакуумных приборов,
• освоить методики расчета вакуумных систем.

ГЕЛИЕВЫЙ ТЕЧЕИСКАТЕЛЬ

Вакуумная электроника, Лабораторная работа

А.С.Батурин, И.Н.Ескин, С.Г.Кузменко, Н.Н.Чадаев, Е.П.Шешин
Московский физико-технический институт

НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Гелиевый масс-спектрометрический течеискатель ПТИ-10 предназначен для испытаний на герметичность различных систем и объектов, допускающих откачку внутренней полости, а также заполненных гелием или смесью, содержащей гелий. Течеискатель является универсальным прибором, рассчитанным на все виды контроля герметичности с применением гелия в качестве пробного газа. Конструктивно ПТИ-10 оформлен в виде передвижного прибора.

Минимальный регистрируемый поток гелия без дросселирования откачки — не более 10-10 л торр/c, с дросселированием откачки — не более 5×10-12 л торр/с. В течеискателе предусмотрена компенсация фоновых сигналов с регулировкой компенсирующего (супрессорного) напряжения. В течеискателе имеется стрелочный индикатор течи, акустический индикатор с регулировкой громкости и порога срабатывания и световой индикатор. Имеется выход на электронный автоматический потенциометр.