高真空的获得和检漏.doc

高真空的获得和检漏 实验原理1.高真空的测量电离真空规 规管的结构如图2.6.3-l所示,它主要由发射电子的热阴极（灯丝）、加速并收集电子的加速极和收集离子的收集极等三部分组成.规管中心热阴极F接零电位,为UK为热阴极加热电压；加速极G接正电位UG（几百伏）;离子收集极接负电位UC（几十伏）,其作用是使由阴极F发射的电子,在加速电位UG的作用下,飞向G极使电子能量增加, 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， I+=KIep其中比例常数K称为电离计的灵敏度，其意义是在单位电子电流、单位压强下所得到的离子流，其单位为1Pa，K值多通过实验测得.在实际测量中,规定发射电流Ie等于常数.对于不同气体,K值也不同,通常所指的灵敏度是对于干燥空气或氮气而言. 2.真空检漏 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. （l）静态升压法在高真空系统，漏孔或漏隙用肉眼一般是看不出来的我们通常采用静态升压法,即把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pt关系曲线,由曲线形状,我们可以判断系统是否漏气，如图2.6.34听示. l）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. 一个真空系统（或容器）要做到绝对不漏气是不现实的.只要漏孔的漏率足够小,使得平衡压强低于真空系统工作所需要的压强，这些漏孔就是允许的.真空系统正常工作所能允许的最大漏气量，称为最大允许漏率，简称允许漏率. 实验内容1. 打开镀膜机总电源，开机械泵，开低阀，对钟罩抽气，直至真空度达到0.1Pa时打开扩散泵。2. 扩散泵抽气40分钟后直至真空计指针不再摆动时，记下当时的极限真空度。3. 对钟罩除气并烘烤，之后再测量此时的真空度。4. 再对钟罩抽气直至真空，记下此时的极限真空度。5. 打开高阀，测量放气曲线，每5秒钟测量一个压强值。6. 画出P-t图，并与参考放气曲线比较，找出漏气原因。数据处理【1】三个真空度的测量。1. 除气前的真空度：2. 除气烘烤前：3. 抽得极限真空：，【2】放气曲线的测量1.测得的放气时的P-t数据关系表P()1.93.86.69.4 t(s)0 5 10 15P()1.21.82.53.34.04.85.46.16.87.68.49.0t(s)2025 30354045505560657075P()0.90.9t(s)8085将该表转换成lnp-t关系如下：lnP(Pa)-6.266-5.573-5.021-4.667-4.422-4.017-3.689-3.411-3.219 t(s)0 5 10 15 20 25 30 35 40lnP(Pa)-3.037-2.919-2.797-2.689-2.577-2.477-2.408-2.408-2.408t(s) 45 50 55 60 65 70 7580 85再根据以上数据关系画出lnp-t曲线如下：红色的为拟合的曲线，发现开始的时候上升，且速率逐渐变慢，最后不再增长，曲线趋于平缓。与参考的lnp-t曲线比较可得：与曲线b的情况相同。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。思考题1. 为什么测量完放气曲线后立即关闭电离计？答：因为电离计工作时对压强有较高的要求，当测量完放气曲线后压强急速上升，若不马上关会损害电离计2. 为什么扩散泵和机械泵之间要加储气罐？答：加上储气罐是为了当扩散泵工作时，机械泵可以通过储气罐将钟内抽成高真空，起到缓冲的作用。3. 为什么关高阀，关扩散泵后不能立即关机械泵？答：因为钟内还有一定的温度使得钟内还存有一定量的气体，所以必须开着机械泵抽出里面的气体直到温度冷却下来。