真空获得与测量实验报告.docVIP

真空的获得与测量 物理092班 郑祥赛 摘要： 真空技术主要包括真空获得、测量及检漏。对于不同的真空范围，分别采用不同的仪器设备。本实验用机械泵与扩散泵串联而成的高真空机组来获得真空，由复合真空计测量被抽容器所能达到的真空度。高频火花探漏器可用以判断非金属部件是否漏气，并可粗略地估计一定的真空范围。 关键词： 真空 真空获得 真空测量 油扩散 真空计 引言： 空间真空测量技术是与人类探索和开发宇宙空间的进程紧密相连的。人类从地面出发，向深度宇空进军，要经历宽广的气体压力变化，空间科学研究的对象正是处在这样的环境之中。因此，对宇空真空环境的度量和探测，也就成为空间科学中的研究内容。真空是用排出或捕获气体分子的方法、使容器中气相分子数目减少来获得的。抽气可由真空泵、阱和消气剂来完。真空测量通常是指稀薄气体全压的测量。用于测量真空度的仪器称为真空规或真空计。本实验就实验室常用的真空获得工具以及测量仪器进行实验介绍以及使用注意事项的介绍。 正文： 1、真空的获得 真空的获得是由真空泵来完成的。一般真空实验使用的是机械泵和扩散泵，用于超高真空的是钛升华泵和低温泵。真空泵的基本原理：当泵工作后，形成压差，p1 p2，实现了抽气。 真空泵按其工作机理可分为排气型和吸气型两大类。排气型真空泵是利用内部的各种压缩机构，将被抽容器中的气体压缩到排气口，而将气体排出泵体之外，如机械泵、扩散泵和分子泵等．吸气型真空泵则是在封闭的真空系统中，利用各种表面（吸气剂）吸气的办法将被抽空间的气体分子长期吸着在吸气剂表面上，使被抽容器保持真空，如吸附泵、离子泵和低温泵等。 2、真空的测量 一般实验室常用由热耦真空计和电离真空计合在一起的复合真空计。它是由热耦规管、电离规管和电测系统而构成的。 实验方案： 以XK-200型真空系统为例： 1、开机械泵，将三通阀向里推至死点 2、开启真空计测量前级低真空，开机预热一定的时间后，将“加热—测量”开关置于“测量”位置（有两个测量档，先置于其中任意一档）。再对对储气瓶进行抽气，观察热偶真空计的读数，若真空度增加，表明当前测量档测量的是储气瓶的真空度。若真空度变化不大，表明当前测量的是真空室的真空度。通过这个步骤，可以确定热偶计的两个“测量”档分别对应哪个区域的真空； 3、接通冷却水及油扩散泵加热器，当油扩散泵预热40分钟后即可正常工作 4、当储气瓶的真空度达到6.7帕以上时，将三通阀向外拉到底，开始对真空室预抽。真空计换挡测量真空室中的真空度，使其压力小于6.7帕。 5、加热完毕后，打开高真空蝶阀，同时将三通阀推至里面死点。此时油扩散泵与机械泵同时处于工作状态，观察热偶计的读数。当低真空测量等于或小于0.13帕时，转至高真空测量，直至机组达到极限真空度（10-1Pa）为止。 6、打开灯丝，电离计接通，开始进行高真空度测量。一开始，每隔15秒记录一次数据；随着时间的增加，真空度变化越来越慢，可以适当延长两次数据记录的时间间隔。 7、当真空度不再变化，停止高真空测量。先关闭灯丝，再关闭高真空蝶阀，停止对油扩散泵加热。 8、等到油扩散泵冷却至室温后，关闭机械泵和冷却水，切断电源。 实验数据与分析： 1、机械泵获得低真空度（使用热偶真空计）： 真空腔体气压P最初气压至0.3pa,用时 T=15min 2、油扩散泵获得较高真空度（使用电离真空计）： 时间与压强变化如下表所示：(表一) P(1×10-2pa) 3.8 3.4 3.2 3.0 2.6 T(s) 20 30 54 68 78 （续上表） 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 96 107 118 133 157 177 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 206 217 250 272 313 360 0.7 0.6 / / / / 412 491 （表二）： P（1×10-3pa） 5.8 5.6 5.4 5.2 5.0 T(s) 512 531 553 570 600 (续上表) 4.8 4.6 4.4 4.2 3.6 / 630 664 703 745 892 注：粗体为压强，细体为时间,表一表二区别在于真空计选取的灵敏度不同，观察量程可知 在实验前记录了低级真空机械泵的铭牌上的数据：极限压力6×10-2pa 抽气速度4L/s 泵转速度450r/min 电功功率550w 而从实验结果可知低真空最低压强P=0.3pa，可能是实验器械在实验中产热使得低级真空机械泵获得的气压高于极限压力6×10-2pa，在在油扩散泵中获得的真空度开始时下降较快，后来逐渐变慢，在0.6×10-2pa时，