2+第一章+真空技术基础1.pptVIP

本章小 结 概念 最可几速度、平均速度、均方根速度、平均自由程等 换算 常用压强单位的换算 分类 真空区域的划分、真空计、各种真空泵 原理 机械泵、扩散泵、分子泵的工作原理，真空计的工作原理 ? 扩散泵 Diffusion Pumps 射流速度 200m/s 1.3 真空的获得－抽真空 Momentum transfer to gas molecules through collision with directed jet of oil molecules Require cooling water, backing pump 10-3 to 10-7 Torr (to 10-9 Torr with LN2 cooling) Advantages Robust（高效） High pumping speed for relatively low cost. No vibration or noise. Disadvantages Oil as a pumping medium, high risk of back-streaming oil, cold traps（冷阱）required Potential for serious vacuum problems 1.3 真空的获得－抽真空 扩散泵极限压强 PL前级真空泵压强；n蒸气分子密度；L是蒸气流从泵的进气口到出气口的扩散长度；D0＝ND＝常数，D为蒸气中气体分子的扩散系数；v油蒸气在喷口处的速度 1.3 真空的获得－抽真空 扩散泵的实际抽速： d是进气口直径 泵油要求： 化学稳定性好（无毒、无腐蚀） 热稳定性好（高温不分解） 抗氧化 较低的饱和蒸气压（小于等于10-4Pa） 工作时应有尽可能高的蒸气压 无任何阻挡的话，返油率高达10-3mg/cm2·s 1.3 真空的获得－抽真空 ? 分子泵 Turbo Molecular Pumps 动量传输作用 1.3 真空的获得－抽真空 Molecules mechanically pumped by collision with angled high speed turbine blades (rotor). Several rotor arranged in a series spinning at 30,000-60,000 rpm. Rotor tangential velocity is on the order of the average thermal velocity of molecules. Atmosphere to 10-10 Torr Oil/grease/electromagnetic bearings Most common HV/UHV pump. 1.3 真空的获得－抽真空 Advantages Correctly operated they do not back-stream oil into the vacuum system at any time. They can be started and stopped in a few minutes time. Disadvantage Turbo pump can be noisy and they induce vibration. Turbo pumps are expensive. 1.3 真空的获得－抽真空 ? 罗茨泵 优点： 油蒸气污染少 转速快（3000转/分） 启动快 振动小 极限压强达到10-4 Pa 1.3 真空的获得－抽真空 ? 离子泵 Ion Pumps 1.3 真空的获得－抽真空 阳极由多个不锈钢圆筒(或四方格、六方格)组成，放于两块由钛板组成的阴极之间，磁场方向与阴极板垂直，当阳极加上适当高压(对阴极为正电位)时，在阳极小室内产生放电，这种放电在压强低于1Pa时发生，放电可维持到很低的压强。 在每个阳极筒内发生的物理过程，可分解成六个步骤展开说明。 1)图中A表示在低压下，当阴极和阳极间加上高压时，引起场致发射。 2)图中B表示在电、磁场作用下电子作螺旋运动。 3)图中C表示电子与气体分子碰撞产生正离子和二次电子，引起雪崩效应。 4)图中D表示正离子轰击钛阴极，溅散出钛原子落在阳极筒上，形成新鲜钛膜，也有的落在阴板外围区(β区)。 ?5)图中E表示活性气体与新鲜钛膜反应形成化合物，化学吸附在阳极筒内壁。隋性气体被电离，离子在电场作用下轰击阴极过程中