关于真空的碎碎念~各种可爱的真空泵及真空计参上 - 喵宅苑 MewoGarden × 技术宅社区II

[i=s] 本帖最后由浑狱弥于 2013-2-2 14:52 编辑很多漂亮的理论都有一个前提——真空。当然验证这些理论，就要达到真空。由于生活在大气之中，绝对真空以现实的条件是得不到的，那么实验室中的真空都是如何定义的？首先来介绍一个概念：气体分子的平均自由程[tex]\bar{\lambda}[/tex] 忽略气体分子除碰撞之外的作用力（即分子在碰撞之外走直线），气体分子两次碰撞之间走的直线路程的程度为自由程。每个分子任意两次碰撞之间的自由程具有偶然性，统计取所有分子走过的自由程的平均值。关于气体分子平均自由程的一些公式：其中[tex]d[/tex]为有效分子直径，[tex]T，P[/tex]分别为压强及温度。 [tex]\bar{\lambda}=\frac{1}{\sqrt{2}\pi d^{2}n} \quad \bar{\lambda}=\frac{kT}{\sqrt{2}\pi d^{2}p}[/tex] 即满足[tex]T[/tex]一定时，[tex]\bar{\lambda}\propto\frac{1}{p}[/tex] [tex]p[/tex]一定时，[tex]\bar{\lambda}\propto T[/tex] 分子按自由程分布（推导）： [tex]N=N_0 e^{-x/\bar{\lambda}[/tex] [tex]-dN=\frac{1}{\bar{\lambda}}N_0 e^{-x/\bar{\lambda}}dx[/tex] [tex]\frac{-dN}{N_0}=f\left(x\right)dx=\frac{1}{\bar{\lambda}}e^{-x/\bar{\lambda}}dx[/tex] 气体输运过程规律，要求气体不能太稀薄，平均自由程满足（[tex]d，L[/tex]分别为气体分子有效直径和分子间距：[tex]d\ll\bar{\lambda}\ll L[/tex] 如果气体太稀薄，压强太小，就不能满足平均自由程比容器特征尺寸小的条件。工程技术上的真空分类：[tex]\bar{\lambda}\ll L[/tex]低真空，[tex]\bar{\lambda}\le L[/tex]中真空 [tex]\bar{\lambda}> L[/tex]高真空，[tex]\bar{\lambda}\gg L[/tex]超高真空

真空区域	压强范围（Pa）
低真空	[tex]101325\sim 1333[/tex]
中真空	[tex]1333\sim 1.33\times 10^{-1}[/tex]
高真空	[tex]1.33\times 10^{-1}\sim 10^{-6}[/tex]
超高真空	[tex]10^{-6}\sim 10^{-10}[/tex]
极高真空	[tex]<10^{-10}[/tex]

真空中的输运过程：温度一定时，超高真空气体单位时间内在单位面积上传递的热量与压强成正比，即 [tex]J\propto pT^{-\frac{1}{2}}\left(T_1 -T_2\right)[/tex] 真空的获得：真空泵（按原理分为两类） 1.将容器中气体传输到狭义级泵或大气中去：变容积泵、动量传递泵 2.容器中的气体被吸附或冷凝在泵的内表面上：吸附泵、低温泵、离子泵

真空泵	实物图片	原理图
旋转真空泵
罗茨泵
干泵	[td]	1 —高压侧再生级;2 —低压侧牵引级;3 —入口; 4 —入口过滤网;5 —上悬轴承;6 —进/ 出水口; 7 —屏蔽罩;8 —下轴承;9 —吸油泵; 10 —集成油过滤器;11 —电机;12 —排气室
涡轮分子泵		立式涡轮分子泵
扩散泵
吸附泵
离子泵
升华泵
冷泵