第5章真空合成课件.ppt

第四章 真空合成 基本概念 “真空”这一术语译自拉丁文Vacuo，其意义是虚无。其实真空应理解为气体较稀薄的空间。 真空的概念： 物理学上是指没有或者不计气体分子和原子存在的物理空间，仅存在各种能量粒子的场空间。 真空：是指在指定的空间内，低于一个大气压力的稀薄气体的空间状态。 真空度的划分： 真空状态下气体稀薄程度称为真空度，通常用压力值表示。 1标准大气压(1atm)≈1.013×105Pa(帕) 1Torr≈1/760atm≈1mmHg 1Torr≈133Pa 真空的特点: 高真空气体的行为与常压下有区别： （1）在真空中，气体分子密度低，在某些情况下，真空可以近似地看作 没有气体“污染”的空间。 （2）真空中，气体分子或带电粒子的平均自由程为： （3）真空中分子之间碰撞频率很低，有些情况下分子间的碰撞可以忽略。 同时，分子与固体表面碰撞的频率也极低。 因此，通过真空可以得到： 1)“原子清洁”的固体表面——表面结构、表面组分及表面能态等基本研究。 2) 纯净的制备环境——超纯样品、精确掺杂、镀膜技术。 3）模拟空间环境 真空技术： 真空技术已经成为一门独立的学科。 它的基本内容包括： 1）真空物理 2）真空的获得 3）真空的测量和检漏 4)真空系统的设计和计算等。 随着表面科学、空间科学高能粒子加速器、微电子学、薄膜技术、冶金工业以及材料学等尖端科技的发展，真空技术在近代尖端科学技术中的地位越来越重要。 真空在湿法冶金方面的应用 1 真空干燥与真空冷冻干燥 2 真空过滤 3 真空冷却 4 真空蒸发结晶（溶液中过饱和析晶） 真空系统 真空系统：用来获得有特定要求的真空度的抽气系统。 ? ?总起来说，一个较完善的真空系统由下列元件组成：????1．抽气设备： ????2．真空阀门；????3．连接管道；????4．真空测量装置：例如真空压力表、各种规管；????5．其它元件：例如捕集器、除尘器、储气罐等。 6. 真空捡漏设备 第一节 抽气设备 真空泵是用各种方法在某一封闭空间中产生、改善和维持真空的装置。 真空泵可以定义为：利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。 随着真空应用的发展，真空泵的种类已发展了很多种，其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。极限压力(极限真空)从粗真空到10-12Pa以上的超高真空范围。 1、真空泵的分类 各种真空泵的适用压强范围： 2、真空泵的基本参量 1）起始压强：真空泵开始工作的压强 2）临界反压强：保持真空泵正常工作排气口外侧允许的最大压强，当超过此压强，泵即停止工作。 3）极限压强：在系统不漏气和不放气的条件下，长时间抽气后，给定的真空所能达到的最小压强。 4）抽气速率：在一定的温度和压强下，单位时间内泵从容器中抽除气体的体积。 以上几个参量是真空泵工作特性的表征!要合理选择真空泵！ 3、粗真空机械泵 ?它与旋片式真空泵相比较，它能被制成大抽速的泵；与水环式真空泵相比，效率稍高。这类泵的主要缺点是结构复杂，体积较大，运转时振动较大等。其在很多场合可由液环式真空泵所代。 ? ? ? ? 水环式真空泵（水环泵、液环式） 水环真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为2000～4000Pa 。 在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等，水环泵得到广泛的应用。 旋片式机械泵（油泵） 原理：利用机械转子使工作室体积周期性的扩大和缩小来实现抽气的。 P1=P0V/（V+△V)；Pn=P0V/（V+△V)n n增大，Pn不断趋于0 不可能达到极限真空0Pa的原因： 1）由于结构存在有害空间，气体排出使被旋片压进到进气口一边； 2）排气空间和吸气空间存在一定压强差，气体会通过间隙流返到吸气空间； 3）泵油中溶解了部分气体，在吸气空间由于低压而被释放出来。 机械泵使用注意事项 1）运转方向符合转子规定方向，否则会将油压入真空系统； 2）有大量水和有机物存在时，在泵和抽气系统之间加干燥、捕集装置，或使用气镇； 3）停止工作前，先将泵与真空系统的阀门关闭，再将泵中放入空气，以免泵油被抽入真空系统； 4）泵油必须充满至刻度，泵油要保持洁净，定期更换泵油。 4、高真空泵 原理：基于被抽气体分子向定向蒸汽流中扩散并被蒸汽压缩到前置空间，而被前级机械泵抽走。 范围： 10—10-5Pa 两个有害的反向扩散: (1)由于泵底部与上部气体分子密度差,引起向上部扩散. 扩散泵使用注意事项 1）扩散泵一般只能作为次级泵使用。配备的前级泵必须与扩散泵相匹配，即前级