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p06210013-张弢-高真空.doc
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p06210013 真空
高真空的获得和检漏 姓名:张弢 学号:pb06210013 班级:0611 实验目的: 学习用机械泵、扩散泵机组获得高真空,用静态升压法和氦质谱法检漏,并对比两种方 法的特点。 实验原理: 1. 高真空的测量——电离真空规 对于一定结构的规管,当各电极电位一定时,对某种气体,在规管中电离所形成的正离子流I+正比于发射电子电流Ie和气体的压强p,即 I+=KIep 电离计的灵敏度K的值可以通过实验测得.在实际测量中,规定发射电流Ie等于常数. 2.漏气原因 一个高真空系统,如果经过长时间抽气,仍达不到预期的真空度,在排除泵的因素后,可能的原因有: 蒸气源:水蒸气、机械泵油和扩散泵油的蒸气、高真空的密封油脂和封蜡的蒸气及系统内其他污染物,形成蒸气源. 表面放气:系统的器壁、系统内金属元件表面吸附着大量气体分子,在低压下向系统内释放. 真漏:真空系统连接部位安装不良,焊接处有漏孔或漏隙及阀门处密封不严所造成. 检漏的首要问题是要判断系统是否漏气,其次是确定漏气率的大小,以便确定它是否在允许范围,最后是用合适的仪器找出漏孔的确切位置,用合适的密封材料堵漏. 3.静态升压法检漏 把高真空系统抽到一定压强后,关闭阀门,将被检部分与泵隔开,由于漏气和表面放气,被检部分的压强将随时间而上升,用电离真空计或复合真空计和秒表,测出p-t关系曲线,由曲线形状,我们可以判断系统是否漏气,如图2.6.3-4所示. 图2.6.3-4 压强随时间的变化 (1)直线a平行于t轴,说明压强是恒量,它不随时间而变化,表明系统既无放气也无漏气. (2)曲线b开始上升较快 而后渐渐变成平行于t轴的直线.这说明系统只有放气而无漏气,气压较低时放气速率较大,达到某一气压值时,放气速率和吸气速率相等,达到平衡,曲线即趋于水平直线. (3)直线c是一斜率为的直线.这说明系统只有漏气,系统的漏率为 Q漏=V 式中V是被检容器的体积. (4)曲线d开始上升较快,而后渐渐减慢,最后变成直线.这说明系统既有放气也有漏气.曲线d是b和c的叠加. 3.测量仪器使用方法 (1)热偶计的使用: 将热偶规管开封并与系统封接. 接通电源,开机预热10分钟,再将“加热一测量”波段开关(S5)放在“加热”位置,调节“电流调节”使加热电流达到标定值,再将“加热一测量”开关放在“测量”位置,从电表第二行刻度读取压强值. 热偶规管的转换,依靠“加热一测量”开关,V1位置对应热偶规管V1;,V2位置对应热偶规管V2. (2)电离计的使用方法 把量程开关S4移到10-1,打开灯丝开关S2预热十分钟后,即可从10-1、10-2、……依次测量系统的真空度. 在电离规管需要除气时,先将量程开关S4放到10-1档,关闭灯丝,打开除气开关S3即可.除气完毕关闭除气开关,打开灯丝开关S2,从10-1依次测量.当真空度低于10-2Pa时,不可进行除气.一般除气时间约1-2分钟,不宜过长,在除气时电离规管栅极较红. 当真空度低于10-1Pa时,不能接通电离计.电离规管暂时不用时只需断开“规管灯丝”开关即可. 复合真空计 真空系统图 实验步骤: 1、 开总电源 2、 低阀拉出,开机械泵,抽钟罩 3、 打开复合真空计电源,接通热偶计,对钟罩抽至1.3pa 4、 接通扩散泵冷却水,低阀推进抽系统,开扩散泵加热,40分钟后开高阀 5、 待真空度超过0.13pa时,开电离计,低真空转至扩散泵前级测量 6、 抽至电离计指针基本不动时可短时间对电离规管除气 7、 开关转至”烘烤”, 烘烤10分钟,烘烤完毕,调压器调回”0”, ”烘烤” 转至关 8、 抽至极限真空度后,关”高阀”,测放气曲线 9、 测量完毕关闭电离计,关扩散泵 10、待扩散泵冷却至不烫手,将低阀拉出,关机械泵 11、关总电源,切断冷却水,结束 实验现象和数据处理: 测得的高真空系统内压强 钟罩压强() 系统压强() 除气前 5.4 -- 除气后 3.1 3.0 由图形获得的结论:因为曲线最终变成一水平线所以系统只有放气而没有漏气,说明系统密封性很好,装置没有漏隙。 误差分析: 由于放气开始时,压强变化比较快,所以在读数时读的不可能刚好是以5秒为间隔。 思考题: 1. 为什么测定完放气曲线后立即关闭电离计? 因为测定完P-t曲线后,电离计已经达到了已经达到了最大测量值,不关掉电离计可能使它损坏。 2. 为什么扩散泵和机械泵间要加储气罐? 因为这样会使系统中的大多数气体留在储气罐中防止过多气体进入扩散泵中,与油发生反应,同时避免了气体通过扩散泵反扩散进入钟罩中。 3. 为什么关掉高阀和扩散泵后,不能立即关掉机械泵? 因为工作一段时间后,扩散泵内泵油温度很高,立即关掉机械泵后,进入的氧气可能将泵油引燃导致发生事故。 5

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