轨道分子屏极高真空系统的抽气方程

地面真空系统中,气体处于封闭的真空容器内,达到平衡状态时,真空系统的抽气方程式是:P=Q/S;轨道分子屏系统是开放的,或者说具有部分真空容器,相应的抽气方程应该是怎样的形式呢?本文提出了一个物理模型,推导出了半球型及球冠型轨道分子屏极高真空系统的抽气方程.通过解含时间的微分方程,可得到相同的抽气方程.该方程适用于其它形状的轨道分子屏极高真空系统.     

极高真空获得技术和物理的晚近发展

极高真空技术是现代真空科学技术发展的前沿课题。它的开发必将把整个真空科学技术带到一个新的水平,产生更大的经济效益。本文将对八十年代极高真空获得技术和物理的发展概况作一回顾。 一、抽气方程 在真空容器中,当空间和热量处于均匀状态即在平衡态或准平衡态的情况下抽气方程是适用的。但在极高真空容器里,为了造成大面积的抽气面,一般使用吸气剂和低温泵。此时(1)式就不能完全成立,出现较大误差。达道安等[1][2]人论述了这方面的问题。给出在非平衡态下的抽气方程应由气体分子数方程式代替。这项工作已在第八届国际真空会议上发表。华…     

貯槽式液氦冷凝泵的设计考虑及其性能测试

一、引言所谓液氦冷凝泵,是指一种靠低温介质(液氦)将固体表面冷却到极低温度(≤4K),使沸点高于这一温度的碰撞气体被冷凝在该低温表面上,从而产生很大抽气作用的泵。其抽气机制基本上是一种物理吸附过程。从理论上讲,这种泵具有一系列显著的特色: (1)在10~(-1)～10~(-10)帕这样一个宽的压力范围内都具有较大的抽速,而且其比抽速可接近于理论值; (2)极限真空度高,可达10~(-10)帕范围; (3)抽气基本无选择性(只有氦气除外,来自金属真空系统的氦气通常也是极其稀少的), (4)实际抽气能力大,且在理论上没有限制; (5)极清洁,真空系统不会受到泵的任何污染; (6)易于并能够完全再生;     

低温泵的特性和原理

低温泵是一种利用温度极低的冷却表面(≤77K)的冷凝作用,把气体从系统内部排除的真空泵。60年代以来,低温抽气在真空的获得和应用中有了越来越广泛的应用。低温泵是一种清洁的真空泵。因为低温介质只是一种对泵的抽气表面起冷却作用并在封闭容器中存贮或循环的冷剂,因而不与真空空间发生任何接触。这一特点对于某些要求清洁无油的真空系统来说是至关重要的。低温泵对大多数气体都能获得极低的分压和极高的抽速。当低温泵在液氦介质下工作时,还具有很大的实际抽气能力和抽气的无选择性(氦除外)等优点。     

超高真空系统的表面吸附对抽气时间的影响

一、引言在超高真空和极高真空系统中,结构材料的放气,直接影响到真空系统的抽气性能。材料放气,一般来自材料内部气体的扩散释放和材料表面吸附气体的解吸两个方面。一般金属材料,它们内部含有的气体(氢)量要比其表面吸附的气体量小二到三个数量级,但材料内部的气体含量对超高真空系统的影响,却大大超过了其表面吸附气体的影响。在正常情况下,当抽速恒定时,超高真空系统的极限压力,主要是由金属材料内部的气体含量及其表面被吸附的表面相的浓度所决定的。金属材料内部的气体,可在不同程度上,通过真空烘烤     

我国一台大型空间环模设备获得超高真空

我国目前一台大型空间环境模拟设备,直径7米,高12米,容积400米~3。本文简介了超高真空系统的设计和调试情况,容器极限真空度为3.8×10~(-3)托。一、抽气系统的设计通常,大型空间环模室真空获得系统的设计可采用三种方案:早期(六十年代),采用大量的油扩散泵机组,尽量布满容器周围,如美国斯托克公司所研制的一台直径10米的环模室,用17台5万升/秒抽速的油扩散泵机组,容器极限真空为10~(-6)托。我们将此称为第一代抽气系统。第二代真空获得系统,是采用油扩散泵与20K深冷泵的组合抽气系统。由于引进有巨大抽速的深冷泵,抽气时间缩短,处理气体能力增大,极限真空达到10~(-8)托至10~(-9)     

第八讲：真空系统设计

一、真空系统的组成真空应用设备种类繁多，但无论何种真空应用设备都有一套排除被抽容器内气体的抽气系统，以便在真空容器内获得所需要的真空条件。举例来说：一个真空处理用的容器，用管道和阀门将它与真空泵连接起来，当真空泵对容器进行抽空时，容器上要有真空测量装...     

10~(-13)托的液氦低温冷凝泵

本文介绍了超高真空校准装置用的液氦低温冷凝泵的性能。 该泵的特点是泵体的双层外壁用液氮冷却作为液氮屏蔽,而未采用泵内的液氮屏蔽挡板。极限真空度高,抽速大,满足了校准装置的要求。 液氮低温冷凝泵在4.2K时测得极限真空为1.2 ×10～-12托,抽速为6500升/秒(对干燥氮气)。减压降温接近2K时,极限真空为 10～-13托,对氢气抽速为11000升/秒。 一、引言 低温冷凝泵是利用致冷剂将固体表面冷到极低温度,使气体碰在冷凝表面上被凝结,从而产生抽气作用的。这种抽气过程基本上是一种物理吸附过程。它的抽速仅与低温表面或低温板的面积、几何形…     

深冷抽气机理简介

随着深冷技术的迅速发展,冷凝泵的利用也越来越普及。尤其欲想获得清洁的真空室和要求有较大抽速的容器,冷凝泵的应用更为适宜。如宇宙模拟室,它容积较大,又要求要有一个较大的抽速。那末冷凝泵的使用是较为理想的。它可以置于容器的某一部位,也可以置于容器的内部壁的周围。这也是在将来的真空获得上,尤其是极高真空方面要来一次突破是必经之路。 冷凝泵的抽气能力随着深冷程度的不同而不同的。如利用液态氮来冷却表面,那末它能有效地高速地抽除蒸汽,假定利用液态氦(4.2K)来冷却表面,那末它除了氢、氖、氦等气体不能有效地抽除外,其它大部…     

油蒸汽流泵的抽速表达式

通常将油扩散泵和扩散喷射泵(油增压泵),统称为油蒸汽流泵。其工作原理与涡轮分子泵相似。在涡轮分子泵中。由高速旋转的叶片带走气体分子,以完成抽气过程。而在油蒸汽流泵中,抽气过程是由各级喷嘴吹出的高速蒸汽射流,把被抽气体(空气)分子携带到前级压力端。实践证明,无论是涡轮分子泵、油扩散泵或扩散喷射泵,在其相应压力范围内,都具有平滑的抽速特性曲线。 多年来各国学者已对油蒸汽流泵的抽气过程,进行过深刻的分析和讨论。最近德国学者M.Wutz更从气体动力学的角度来探讨油扩散泵的机理,提出了泵的何氏系数的计算表达式。国内许多专家…     

次级电子倍增器型离子泵

一、前言近年来,以半导体工业为主,超高压电子显微镜,加速器,表面物理研究等许多领域越来越需要清洁的超高真空。为达到这一目的,将注意力多集中在涡轮分子泵和低温泵方面。两者的优点是均比较容易获得清洁超高真空,而缺点是都需要烘烤出气,安装方向受到限制和需要辅助泵,要获得完全无油的超高真空排气系统似乎还存在一些问题。看来,一定需要清洁超高真空的装置的抽气,目前还是使用在上述方面问题较少,而且使用简便的离子泵。离子泵存在的问题是按容积计算泵的抽速小,特别是达到高真空后真空度越高抽速下降得越显著。抽速下降是因为气体压强在10~(-6)帕以上时电离空间的电子数几乎保持不变,而到更高真空时电子数随着气体压强的下降而减少。     

低压力下复杂结构真空容器容积比的测量方法研究

真空容器容积比的测量方法通常有称重法和静态膨胀法。目前,复杂结构真空容器容积比主要是在较高的压力下通过气体静态膨胀进行测量。但当膨胀压力低于10~(-2)Pa时,真空容器器壁的放气会对容积比的测量带来很大的影响。为了确保在膨胀前后气体量不改变,即减小在低压力下真空容器的放气对测量的影响,提出了利用非蒸散性吸气泵选择性抽气的特性,结合静态膨胀法利用惰性气体氩气(Ar)、氦气(He)来测量真空容器的容积比。     

涡轮分子泵入口接管束流效应的蒙特卡洛计算

在入口管路束流效应和涡轮端盖反射作用的双重因素影响下,以纯分子流态经泵前入口管道流向涡轮分子泵环形一级动叶列抽气面处的气体分子,其入射密度是不均匀分布的。本文基于自由分子流态基本假设,建立入口直圆管道计算模型,采用试验粒子蒙特卡洛方法,利用Molflow+软件,模拟被抽气体分子经泵入口到涡轮叶列抽气面的飞行过程及行为;数值计算得到气体分子到达涡轮转子一级动叶列入射平面的密度分布和气体通过入口管道的传输几率,并分别经回归分析拟合给出二者的计算公式,可为涡轮分子泵抽气性能的后续研究提供更精确的理论数据;算例证明,以此分布计算分子泵一级动叶列的正向传输几率,比采用均匀分布假设的积分中值法的计算结果偏小。     

前级真空泵抽速对涡轮分子泵抽空性能的影响

一、前言 涡轮分子泵是一种能获得清洁超高真空的真空获得设备。它具有在极宽范围内抽速恒定、对被抽气体无选择性、起动快、操作方便等特点,目前已广泛应用于高能物理,表面物理,等离子体技术,各种分析仪器,电真空器件生产和真空技术各领域。 目前所生产的涡轮分子泵,是必需在有前级泵的条件下工作的真空泵。实验表明,由于级泵抽速的不同和前级泵联接管道的差异,对涡轮分子泵的性能测试结果有较大影响。涡轮分子泵的性能测试规程,规定其前级抽速是涡轮分子泵对不同气体名义抽速的 0.02至0.1倍。据此,如测定110升/秒抽速的涡轮分子泵性能时,…     

低温抽气──工艺和应用

低温抽气是在温度很低的表面上冷凝气体的过程,现在已证明这是在自由分子流范围内获得最清洁真空的方法之一。它能消除油扩散抽气系统存在的污染的危险性并建立一个很安全的环境。其它固有的特点包括:对所有的可冷凝气体都有很大的抽速,真空室的开始粗抽和低温泵的定期再生仅需要粗抽泵。大部分低温泵可以用任何角度安装,并能耐大气偶然漏入。 为了适应空间模拟方面应用需要建立极清洁的真空环境而研制了低温泵。作为初期研究成果,低温泵已经广泛地用于要求清洁表面和工作可靠的薄膜溅射和蒸发工艺,半导体、光学镀膜和装饰镀膜。 低温泵的主…     

取样管道对分子流气体分压力测量的影响

在管道吸附作用非稳态气体分析研究的基础上,提出管道末端分子流气体以单位时间碰壁数进入质谱室,由真空系统抽除的物理机理,建立了第三类边界条件的气体在管道取样分压力分布的输运方程和质谱室抽气方程,得到了质谱室分压力任意时间的分析解,研究了管道内压力、质谱室压力、稳定压力、稳定时间和分析时间、真空泵对质谱室的抽速、气体分子质量、管道长度的关系。以一些惰性气体和特定的航天器推进剂工质气体为算例,分析了取样管道对质谱分压力测量的影响。     

一种计算二极型溅射离子泵特性的新方法

本文通过各种实验结果相结合的理论考虑得出了计算溅射离子泵特性的一般方法,这种方法成功地应用于高能加速器中分配溅射离子泵的最佳设计。计算抽速和测量抽速的偏差小于30%。 绪言 尽管几乎所有的真空领域中广泛地使用溅射离子泵,但是,我们有关不同泵的参数对于抽速的影响的知识,经验的多于理论。这大概是由于溅射离子泵复杂的抽气机理,这种抽气机理,依赖于潘宁室的不同放电模型,高能离子轰击阴极的溅射率,以及气体分子和二个电极表面之间发生的物理化学现象。 除了阴极材料外,影响溅射离子泵抽速的主要参数是:磁场强度,施加电压和阳极室…     

提高旋片泵抽气速率的探讨

前言 旋片式机械真空泵是目前国内外生产和应用较多的一种泵。我们合肥工大真空 专业74级师生,在南京真空泵厂开门办学过程中。在南泵和沈真所领导、工人、工 程技术人员的指导下,对旋片式机械真空泵抽气速率计算公式及有关数据进行了初 步计算和探讨。 一、抽气速率的定义: 在一定压强、温度下,单位时间内泵从被抽容器内抽除的气体体积,简称抽速。常用“S”表示。 1.名义抽速S名: 泵设计时所选定的标准抽速(760乇时旋片泵应达到或稍超过的抽速)。根据部颁标准,我国2X型旋片泵抽速系列有以下九种(单位:升/秒) 0.5、1、2、4、8、15、30、70…     

受控热核聚变装置中的真空测量技术——抗干扰快速规性能研究

受控热核聚变和等离子体物理研究装置中的真空测量是一种特殊环境下的真空测量.简要介绍了真空测量在等离子体容器中的应用和意义.对这种特殊环境进行了描述.并对如何解决这些复杂环境中正确可靠地测量压力(密度)提出了意见.等离子体物理研究装置中存在着很强的磁场和各种带电粒子、快速中性粒子、中子,高能光子等的强烈干扰.要正确、可靠地测量容器中的压力(密度).必须研究抗干扰测量技术.此外、装置中气体状态处于非平衡气流条件下.被测的气体分子既是空间位置的函数.也是空间方位的函数.容器中气流瞬变.要求测量必须快速.介绍了已研制成功的快速抗干扰真空规.这种规采用了几何屏蔽和脉冲调制抗干扰技术并利用了环境中的磁场强度.进一步提高了抗干扰能力.这种规还在入口采用威尼斯平行叶片百叶窗的结构和纵横交叉的电场屏蔽,保证了入口的气体流导,既解决了快速测量问题,又解决了抗干扰的要求.     

EAST超导托卡马克装置真空抽气系统

真空系统在EAST全超导托卡马克装置中是非常重要的组成部分,它主要由内真空室抽气系统和外真空室抽气系统组成。内真空室抽气系统主要由主抽系统、偏滤器抽气系统、低杂波抽气系统组成,主要为等离子体的稳定运行提供清洁的超高真空环境;外真空室抽气系统主要由主抽系统、电流引线段抽气系统及低温阀箱抽气系统组成,主要为超导磁体的正常运行提供真空绝热条件。EAST真空抽气系统经过三轮物理实验的不断改造和完善,目前基本满足了等离子体物理实验的需要。