|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Вакуумная техника | Вакуумная техника (далее В) совокупность методов и аппаратуры для получения, поддержания и контроля вакуума.
История развития физики и химии, а также ряда отраслей промышленности неразрывно связана с развитием В Герон из Александрии (вероятно, 1 в.) описывает приспособления (рис. 1 и 2), которые можно считать прототипами пневматических механизмов, использованных позднее для создания разрежения. Первые опыты с вакуумом относятся к 40-м гг. 16 в. В 1654 немецкий ученый О. фон Герике поставил опыт с Магдебургскими полушариями, наглядно показав существование атмосферного давления. Насос, которым он пользовался, был первым насосом для получения вакуума (рис. 3).
Изготовление ламп накаливания (1879) вызвало дальнейшее развитие В Значительный вклад в В внес немецкий ученый В. Геде. В 1905 он впервые применил вращательный насос, в 1913 создал первый молекулярный насос (рис. 4), в 1915 опубликовал отчет о диффузионном насосе (рис. 5). В 1916 американский ученый Ленгмюр создал конденсационный парортутный насос (рис. 6).
Быстрое развитие В связано с развитием электроники, ядерной энергетики, ускорительной техники. Современные достижения в области вакуумной дистилляции, широкое распространение вакуумно-металлургических и вакуумно- процессов, работы в области управляемых термоядерных реакций, техника получения тонких пленок, особо чистых материалов для космических летательных аппаратов и испытания этих аппаратов в условиях, близких к космическим, стали возможны только благодаря высокому уровню развития современной В В июне 1958 в Бельгии состоялся первый Международный конгресс по В, решением которого было создание Международного общества по вакуумной физике и вакуумной технике.
Вакуумная система, или вакуумная установка, представляет собой емкость, соединенную с вакуумными насосами, и включает в себя вакуумметры, вакуумную арматуру, течеискатели и др. устройства. Выбор типа вакуумного насоса для поддержания вакуума при обеспечении заданного процесса определяется рабочим диапазоном давлений насоса и его предельным давлением; быстротой откачки насоса в заданном диапазоне (рис. 7). Порядок получения высокого вакуума следующий: механическими форвакуумными насосами от атмосферного давления до 10-1 н/м2 (10-3 мм рт. ст.); диффузионными насосами до 10-5 н/м2 (10-7 мм рт. ст.); ионно-сорбционными насосами до 10-9 н/м2 (10-11 мм рт. ст.). Достижение давлений порядка 10-6-10-7 н/м2 (10-8-10-9 мм рт. ст.) и меньше невозможно без предварительного удаления газа со стенок откачиваемого объема.
При последовательном соединении насосов количество газа Q = p1s1 = p22 =.... pii, где pi - впускное давление; si - быстрота откачки. При этом насосы выбирают таким образом, чтобы впускное давление в каждом последующем было заведомо меньше и не достигало допустимого выпускного давления предыдущего. Полнота использования насосов в вакуумной системе определяется быстротой откачки насоса sn и сопротивлением канала, соединяющего насос с откачиваемым элементом вакуумной системы. Эффективная быстрота откачки
где
- пропускная способность вакуумпровода, величина, обратная сопротивлению (измеряется в единицах быстроты откачки, л/сек). Следовательно, всегда sэф < sн; sэф < u. Существует следующая зависимость между количеством газа, протекающим через вакуумпровод Q = pii, пропускной способностью вакуумпровода u и разностью давлений на его концах: Q = u (p2 - p1). Значение u в общем случае определяется природой газа, его состоянием, геометрией вакуумпровода и режимом течения газа.
В установках, в которых требуемая быстрота откачки столь значительна, что не может быть обеспечена насосами, установленными вне откачиваемого объема, используют поглощающие свойства распыленного металла, например аналогично тому, как это имеет место в ионно-сорбционных насосах. Внутри откачиваемого объема устанавливают один или несколько испарителей, с помощью которых на внутренних стенках камеры осаждается Для удаления газа, не поглощаемого к откачиваемому объему присоединяют диффузионный насос.
Одной из задач В является измерение малых давлений до 10-12 н/м2 (10-14 мм рт. ст.) и ниже и достижение герметичности вакуумной системы, в особенности в местах соединения отдельных ее элементов. Измерение столь малых давлений требует специальной аппаратуры (см. Вакуумметрия). Обнаружение течей осуществляется специальными течеискателями.
В широко применяют как в промышленности, так и в лабораторной практике. Например, массовое производство различных электровакуумных приборов неразрывно связано с совершенствованием получения высокого вакуума и возможностью его поддержания. Изготовление этих приборов требует удаления газов (обезгаживания) и использования геттеров для сохранения вакуума. Вакуумную обработку таких приборов производят на многопозиционных карусельных откачных автоматах. Приборы проходят позиции: установку, откачку, прогрев и обезгаживание с целью удаления с внутренних поверхностей адсорбированных газов, распыление геттерирующих веществ, отпайку и съем. Очистку и разделение высокомолекулярных соединений, продуктов полимеризации, масляных фракций нефти, сложных эфиров, спирта, концентратов витаминов и др. продуктов производят в вакууме 10-1 н/м2 (10-3 мм рт. ст.). В вакууме ведут обезгаживание и пропитывают изоляционные материалы, заливают конденсаторы и трансформаторы, пропитывают кабели, сушат вещества (например, пластмассы), которые при атмосферном давлении не высушиваются. В вакууме также сушат при комнатной и повышенной температурах и в замороженном состоянии методом сублимации термочувствительных веществ (яичный ферменты, женское молоко, антибиотики, культуры бактерий, вакцины и т.д.). Вакуумными насосами удаляют растворители из веществ, не допускающих нагревания (например, взрывчатые вещества), и повышают концентрацию растворов.
Вакуум нашел применение при термическом или катодном распылении металла для нанесения покрытий и металлизации различных материалов, например в производстве оптических и бытовых зеркал, елочных игрушек, отражателей автомобильных и самолетных фар, украшений из металлов и пластмасс. В вакууме производят обработку тканей при крашении, металлизацию бумаги, керамики, матриц граммофонных пластинок и полупроводниковых материалов, нанесение защитных и декоративных пленок в рабочем диапазоне давлений 10-2-10-4 н/м2 (10-4-10-6 мм рт. ст.).
В металлургии в вакууме восстанавливают металлы из руд и их соединений, производят плавку, рафинирование и дегазацию металлов (см. Вакуумная плавка, Дегазация стали). Процессы плавки, испарения и перегонки металлов в вакууме лежат в основе получения материалов высокой чистоты. Для этого в металлургии применяют высокопроизводительные многопластинчатые пароэжекторные насосы и бустерные (пароструйные и механические) с рабочим давлением до 10-2 н/м2 (10-4 мм рт. ст.).
Средства В в современной экспериментальной физике обеспечивают работы электрофизических приборов и установок, в которых осуществляется движение пучков заряженных частиц. Только в сверхвысоком вакууме возможны исследования физических свойств поверхностей твердых тел, а также некоторые исследования, требующие получения газов высокой чистоты.
В установках с откачиваемыми объемами в сотни м3 осуществляют непрерывную откачку множеством (до нескольких десятков) параллельно работающих высокопроизводительных насосов с быстротой откачки от сотен до десятков м3/сек. Наряду с диффузионными насосами широко применяются ионно-сорбционные, обладающие большой быстротой откачки и остаточным давлением ниже 10-8 н/м2 (10-10 мм. рт. ст.).
Решение многих сложных проблем наука и техники требует достижения давлений 10-14 н/м2 (10-16 мм рт. ст.) и ниже, а также измерения таких давлений. Для этого необходимы совершенные измерительные приборы, высокочувствительные методы проверки герметичности и создание достаточных уплотнений в аппаратуре для сверхвысокого вакуума, подготовка и очистка поверхностей откачиваемых объемов, которая исключает выделение этими поверхностями загрязняющих газов.
Лит.: Вакуумное оборудование и вакуумная техника, под ред. А. Гутри и Р. Уокерлинг, пер. с англ., М., 1951; Яккель Р., Получение и измерение вакуума, пер. с нем., М., 1952; Ланис В. А., Левина Л. Е., Техника вакуумных испытаний, 2 изд., М. - Л., 1963; Дэшман С., Научные основы вакуумной техники, пер. с англ., М., 1964; Королев Б. И., Основы вакуумной техники, 5 изд., М. - Л., 1964; Пипко А. И., Плисковский В. Я., Пенчко Е. А., Оборудование для откачки вакуумных приборов, М. - Л., 1965.
И. С. Рабинович.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Новости 05.11.2024 15:42:11
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
