ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н. П. ОГАРЁВА» Институт электроники и светотехники Кафедра источников света КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по основам вакуумной техники на тему: «Быстрота действия насоса, натекание газа и степень вакуума» Выполнил: студент 2 курса Н.А. Кониченко Обозначение работы: КР – 02069964 – 11.03.04 – 07 – 20 Проверил: преподаватель Н. П. Нестеркина Саранск 2020 СОДЕРЖАНИЕ 1. История развития вакуумных насосов 3 2. Применение вакуумных насосов в науке 4 3. Натекания газа и степень вакуума 7 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 9 2 1 История развития вакуумной техники. В Древней Греции, до Сократа, философы искали постоянство в мире, то есть то, что стоит за повседневным опытом. Греческий философ Демокрит (ок. 460-375 гг. До н. э.) считал, что мир состоит из множества мелких и неразделимых частиц, которые он назвал атомами. Между ними Демокрит предполагал пустое пространство (своего рода микровакуум), через который атомы двигались в соответствии с общими закономерностями механики, изменения формы, ориентации и расположения атомов могли бы вызвать изменения макроскопических объектов. Опираясь на эту философию, Демокрит вместе со своим учителем Левкиппом могут считаться изобретателями концепции вакуума. Для них, пустое пространство было предпосылкой для разнообразия нашего мира, так как оно позволяло атомам свободно перемещаться и свободно перемещаться. Наш современный взгляд на физику очень близко соответствует этой идее Демокрита. Началом научного этапа в развитии вакуумной техники можно считать 1643 г., когда Торричелли впервые измерил атмосферное давление. Около 1650 года Отто фон Герике изобретает механический поршневой насос с водяным уплотнителем. Изучалось поведение различных систем и живых организмов в вакууме. С латинского “Вакуум” это пустота, термин «вакуум», как правило, используется для обозначения области пространства, в котором давление меньше атмосферного. В истории физики есть такие слова, что источником всего сущего является пустое пространство или вакуум в современном понимании. Развитие науки, математической базы и новых совершенных приборов развитие привело физиков именно к такому же представлению об источнике материи любого вида и положило начало изучению пятого (после твердого тела, жидкости, газа и плазмы). Этап развития вакуумной техники в СССР становление вакуумной техники началось с организации вакуумной лаборатории на ленинградском 3 заводе “Светлана”. Началось бурной развитие электроники и новых методов физики. В технике и прикладной физике под вакуумом понимают среду, содержащую газ при давлении значительно ниже атмосферного. В межзвездном пространстве царит высокий вакуум, со средней плотностью менее 1 молекулы на кубический сантиметр. 4 2 Применение вакуума в науке и технике. Экспериментальные исследования испарения и конденсации, поверхностных явлений, некоторых тепловых процессов, низких температур, ядерных и термоядерных реакций осуществляются в вакуумных установках. Основной инструмент современной ядерной физики — ускоритель заряженных частиц — немыслим без вакуума. Вакуумные системы применяются в химии и физике для изучения свойств чистых веществ, изучения состава и разделения компонентов смесей, скоростей химических реакций. Области применения весьма широки. Практически ни одно технологически сложное производство не обходится без применения вакуума. Техническое применение вакуума непрерывно расширяется, но с конца прошлого века и до сих пор наиболее важным его применением остается электронная техника. В электровакуумных приборах вакуум является конструктивным элементом и обязательным условием их функционирования в течение всего срока службы. Низкий и средний вакуум используется в осветительных приборах и газоразрядных устройствах. Высокий вакуум — в приемно-усилительных и генераторах лампах. Наиболее высокие требования к вакууму предъявляются при производстве электронно-лучевых трубок и сверхвысокочастотных приборов. В электронной генераторные и технике: осветительные сверхвысокочастотные лампы, приборы, газоразрядные, телевизионные и рентгеновские трубки. В производстве микросхем и приборов: нанесение тонких плёнок, ионное внедрение, плазмохимическое травление, электронолитографию. В металлургии: плавка и переплав металлов в вакууме освобождает их от растворённых газов, что придаёт им высокую прочность, пластичность и вязкость. 5 Машиностроение: электроннолучевая сварка, диффузионная сварка, плазменная обработка. Основной инструмент современной ядерной физики – ускоритель частиц – немыслим без вакуума. Поддержание почти космического вакуума требуется в установках для проведения экспериментов. 6 3 Натекания газа и степень вакуума. Быстрота действия насоса и скорость натекания газа непосредственно влияют на быстроту откачки вакуумной камеры и на предельно достижимый вакуум. Эта зависимость является определяющей в вакуумной технике и имеет важное значение. Для того чтобы удалить газ из камеры, необходимо подключить к системе откачивающее устройство (насос). Средняя скорость откачки насоса (или агрегата); р0— предельное давление. Натекание газа через стенки вакуумной системы и через уплотнения в местах соединений, а также газоотделение (десорбция) зависят от материалов, из которых изготовлен аппарат, и от качества его изготовления. За единицу натекания обычно принимают 1 л*мкм рт. ст./с, т. е. величину натекания, равную 1 л/с при давлении в системе 1 мкм или 103 мм рт. ст. При проектировании любого вакуумного аппарата обычно задается величина допустимого натекания атмосферного воздуха внутрь аппарата через не плотности. Величина допустимого натекания зависит от технологических требований к аппарату, объема вакуумной системы и производительности откачивающих аппаратов. Нужно учесть, что при работе промышленных вакуумных аппаратов воздух откачивается вакуумными насосами непрерывно, т. е. здесь имеем динамическую вакуумную систему. Величину допустимого натекания следует выбрать такой, чтобы принятая система насосов успевала откачивать натекающий в систему газ. При очень больших объемах аппаратов достижение малых значений натекания представляет значительные трудности. Жесткий режим натекания может быть оправдан только при необходимости получения очень низкого давления, когда большое значение приобретает десорбция газов внутри самой вакуумной системы. 7 При проектировании следует также задать величину минимального давления р1, до которого нужно откачать систему, прежде чем производить проверку натекания. Все детали и узлы вакуумного аппарата до сборки следует проверять на натекание. Для определения величины натекания проверяемый узел должен быть надежно уплотнен с помощью заглушек и присоединен к вакуумному насосу. Внутри проверяемой системы откачкой вакуумным насосом создается давление P1, после чего систему отсоединяют от насоса и давление в замкнутой системе повышается из-за натекания через не плотности. Чтобы устранить влияние разоотделения, перед проверкой натекания следует производить длительную откачку системы, а также применять манометры с охлаждаемыми ловушками. Если ловушки нет, можно обмотать стеклянную трубку, соединяющую манометр с системой, ватой и залить ее жидким азотом. Способы отыскания течей в вакуумных системах. Для отыскания течей применяют различные способы, дающие хорошие результаты и не требующие дорогостоящего оборудования. Однако для обнаружения очень малых течей, особенно в крупных металлических вакуумных системах, применяют специальные течеискатели. Конечно, все насосы, используемые на практике, обладают теми или иными недостатками. Например, для каждого типа насосов существует определенная область рабочих давлений. Поэтому очень важен правильный выбор типа насоса или их комбинации для достижения необходимого предельного давления. 8 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Вакуумная техника: справочник / К.Е. Демихов, Ю.В. Панфилов, Н.К. Никулин и др.; под общей редакцией К.Е. Демихова, Ю.В. Панфилова. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2009. 590 с., ил; 2. Глазков А.А., Саксаганский Г.Л. Вакуум электрофизических установок и комплексов. Москва. Энергоатомиздат. 1985 г.185 с.; 3. ГОСТ 5197-85 Вакуумная техника. Термины и определения 5 с.; 4. Ланис В.А., Левина Л.Е. Техника вакуумных испытаний. Государственное энергетическое издательство. Москва-Ленинград. 1963 г. 263 с.; 5. Розанов Л.Н. Вакуумная техника. Москва. Высшая школа. 1990 г. с 131-136; 6. Трендельберг Э. Сверхвысокий вакуум. Под редакцией М.И. Меньшикова. Изд. «Мир», М 1966. 286 с.; 7. Физическая энциклопедия, т.5. Стробоскопические приборы -Яркость / Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. кол.: А.М. Балдин, А.М. БончБруевич и др. -- М.: Большая Российская Энциклопедия,1994, 1998. - 760 с. 8. Черепнин Н.В. Основы очистки, обезгаживания и откачки в вакуумной технике. Изд. «Советское радио». 1967 г. 408 с. 9. Яковлев В. Ф. Курс физики. Теплота и молекулярная физика. Учеб. пособие для студентов физ.-мат. фак. пед. ин-тов. М., «Просвещение», 1976. - 320 с. 9
