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低真空的获得和测量

:学号:P

实验目的:

掌握低真空获得和测量的方法.

实验原理:

1)旋片式机械泵

（1）结构及原理

旋片式机械泵的结构如图6.1.1所示.它由转子6定子7旋片4（或称刮板）活门和油槽

等所构成.泵的定子装在油槽中，定子的空腔是圆柱形.转子是圆柱形，它偏心地装成与

定子空腔内切位置.转子可绕自己旋转对称轴转动，方向如图所示.转子转动是由马达带动的.

转子中镶有两块刮板,刮板之间用弹簧相连,使刮板紧贴在定子空腔内壁上,当转子转动时，被

抽容器中的气体经过进气口到定子与转子之间的空间,由活门及出气口排出.定子浸在油中，

油是起密封、润滑与冷却作用的.进油槽是为了让油进人空腔，进空腔的油除了上述作用外，

还起着协助打开活门的作用.因为在压强很低时被压缩的气体不足以打开活门,而不可压缩的

油将强迫活门被打开.一般油面在活门上一定距离.活门的作用是让气体从泵中排出，而不让

大气进入泵中.活门的结构为一金属片或金属球构成.工作原理如图6.1.2所示.图中6.1.2(a)

表示两刮板转动.上刮板A与进气口之间的体积不断增大，这时被抽容器内气体从进气口进

入

这部分空间.图（b）、(c)表示进入泵中的气体被刮板B与被抽容器隔开并被压缩到活门.当转

子转动到图(d)位置时，被压缩的气体的压强大于大气压，这时活门被打开，气体排出泵外.

这个过程反复不断被抽容器内的气体就不断被抽出泵外.

（2）泵的极限压强和抽速

机械泵的主要指标（或参量）是极限压强和抽气速率.常用机械泵进气口的最低压强可达

l~10-1-2-3

Pa,（10~10Torr）真空度，即机械泵的极限真空度.目前常用的机械泵多为两个或

两个以上的泵芯串联起来形成的二级泵或多级泵,其极限真空度可达10-2Pa或更高.

图6.1.3是旋片式机械泵的抽速特性曲线.由图可见，在压强较高的一段范围内，抽速随压强

的变化不大.当压强快到极限压强时,抽速迅速下降，最后在极限真空度时抽速为零.这是因为

压强很高时由泵返回被抽容器内的气体仅占次要地位，可被忽略.当容器内压强不断降低时，

返回容器内的气体与被排出气体相比,就越来越不可忽略，因此抽速下降.最后，从容器中排

出气体量等于返回容器内的气体量时,容器中的气体就不再减少了，这时泵的抽速就为零.

（3）注意事项

机械泵工作时由电动机动力维持者抽气口和排气口的压强差，一旦停止工作，排气口的

大气压将把真空泵油压到定子腔中，造成返油事故.因此，机械泵停止工作后必须使抽气口

与大气相通，使泵的进气口和排气口气压平横.

2）粗真空、低真空的测量

(1)U形管压强计这是最简单的绝对压强计分为开管、闭管两种.本实验中采用的是闭管式.测

量时，将U形管开口端与待测系统相接,U形管两侧的水银液面高度差值，便是待测的真空

度.显然它是粗真空量具.

(2)热偶真空计的原理是利用在低气压下气体的热导率与气体压强间有依赖关系.其关系如图

6.1.4所示.因此，如果把一段金属丝封入导管中，接入真空系统．并通过一定的电流使丝加

热，则丝的温度取决于输入功率与散热的平衡关系.当输入功率一定时，丝温与气体的热导

率有关.只要用某种方法测出丝温变化,即可经校准而读出压强,温度与压强的关系曲线一般

如图6.1.4曲线所示.

利用热电偶测量丝温是很方便的，因此在一真空测量规管中封一加热丝ff及一热电偶

T+T-,并使二者保持热接触.加一恒定电流