真空技術(shù)基礎(chǔ)

1、第一章第一章真空技術(shù)基礎(chǔ)真空技術(shù)基礎(chǔ)引言：引言：公元前460370年間大哲學(xué)家德莫德莫.克利特克利特認(rèn)為世界的本源應(yīng)是由原子和虛無(wú)組成，且原子在虛無(wú)中做永恒的運(yùn)動(dòng)，但是他這一哲學(xué)觀點(diǎn)卻遭到生活在公元前384322年間的另一位大科學(xué)家亞里士多德的強(qiáng)烈反對(duì)和排斥，亞里士多德亞里士多德則認(rèn)為虛無(wú)絕不可能存在，因?yàn)榭臻g必須有物質(zhì)性才能夠相互作用，所以空間決不會(huì)虛無(wú)到?jīng)]有任何物質(zhì)存在，另外亞里士多德還認(rèn)為，空間必須是一個(gè)有作用存在的、連續(xù)的物質(zhì)實(shí)

2、體。這就意味著亞里士多德完全否定了德莫.克利特的世界的本源是由原子和虛無(wú)組成且原子在虛無(wú)中做永恒的運(yùn)動(dòng)這一哲學(xué)觀點(diǎn)。由于亞里士多德和德莫克利特二人的觀點(diǎn)截然相反又都是當(dāng)時(shí)的權(quán)威人士，故此二人的觀點(diǎn)在以后的幾千年里逐漸形成了兩個(gè)完全不同的派系，這兩個(gè)派系之間的爭(zhēng)吵一直延續(xù)到公元十七世紀(jì)。十七世紀(jì)的西方國(guó)家由于文藝復(fù)興和工業(yè)革命使得社會(huì)發(fā)展迅猛，特別是工業(yè)革命促使西方各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，蒸汽機(jī)的發(fā)明和廣泛應(yīng)用促使煤礦業(yè)也迅猛發(fā)展，社會(huì)對(duì)煤炭的

3、需求大大增加。由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力的限制，挖煤、采礦主要依靠人力維持，技術(shù)的落后使得礦井中經(jīng)常漏雨滲水，使得礦井內(nèi)積水成災(zāi)事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)重阻礙了煤礦業(yè)的正常發(fā)展，于是有人發(fā)明了抽水泵用它來(lái)排除礦井中的積水，就在使用過(guò)程當(dāng)中工程師們就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，無(wú)論如何改進(jìn)抽水機(jī)的設(shè)備和精度都無(wú)法將水抽到10米以上的高度，這個(gè)奇怪的問(wèn)題一直困繞著當(dāng)時(shí)的工程師們?cè)诎偎疾坏闷浣獾那疤嵯卤阌腥藥е@個(gè)問(wèn)題去請(qǐng)教當(dāng)時(shí)的著名科學(xué)家伽利略。這個(gè)問(wèn)題也引起了伽利

4、略的高度興趣，伽利略最終認(rèn)為，一、抽水機(jī)之所以能將水抽送到10米高的位置，那是因?yàn)槌樗畽C(jī)管內(nèi)氣體被抽出后管內(nèi)部所形成的“真空力”導(dǎo)致的結(jié)果；二、抽水機(jī)之所以不能將水輸送到10米以上更高的位置，那是因?yàn)椤罢婵樟Α钡拇笮∈怯杏邢薅鹊木壒?。那時(shí)的伽利略伽利略已經(jīng)年邁多病沒(méi)有精再力去深刻的研究他提出來(lái)的其它有關(guān)“真空力”這個(gè)問(wèn)題，在指出這兩點(diǎn)后便把這個(gè)問(wèn)題交給了他的一個(gè)學(xué)生拖里拆利，并提示他如果水有這么一個(gè)高度限制那么其它液體也一定有一個(gè)類似的

5、高度限制，并且其液體密度越大則高度越低，于是拖里拆利按照這個(gè)提示思路展開(kāi)了這方面的研究工作。與此同時(shí)，原子論學(xué)說(shuō)在理論界逐漸壯大起來(lái)，因此主觀上承認(rèn)真空客觀存在得人也逐漸多了起來(lái)。在公元1640年前后以數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家輩爾梯輩爾梯為代表的且承認(rèn)虛空存在的一組人進(jìn)行了一個(gè)通過(guò)“制造一個(gè)真空”來(lái)證明真空的客觀存在性的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)思路是這樣的：他們給一個(gè)大約10米高的鉛管上端帶有塞子的玻璃鐘罩里注滿了水，然后放在墻角并給下端堵上一個(gè)塞子后放

6、在一個(gè)裝滿水的木桶里，然后再打開(kāi)了下端的塞子，預(yù)想水在重力作用下會(huì)下流到鉛管下的木桶中，而鉛管中的水柱上方就會(huì)出現(xiàn)一段真空區(qū)，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是最終什么也沒(méi)有發(fā)生變化，實(shí)驗(yàn)遭到失敗而沒(méi)有達(dá)到他們所預(yù)期的目的。后來(lái)此事被托里拆利托里拆利得知后并按照伽利略的提示將水改為水銀、將鉛管改為玻璃管在1644年前后成功的進(jìn)行了以他的名字命名的著名實(shí)驗(yàn)即托里拆利實(shí)驗(yàn)（值得一提的是拖里拆利從沒(méi)有正式發(fā)表過(guò)任何關(guān)于這方面的文章）。實(shí)驗(yàn)的過(guò)程是這樣的，他們

7、在一根約一米長(zhǎng)的玻璃管里灌滿汞然后把開(kāi)口的一端塞住后倒過(guò)來(lái)立在一個(gè)一定量的、盛有水銀的玻璃槽中然后拿開(kāi)塞子（注意：是倒過(guò)來(lái)后立在一個(gè)已經(jīng)盛有一定量的玻璃槽中），這時(shí)玻璃管內(nèi)的水銀就開(kāi)始從管子內(nèi)部流到玻璃槽里同玻璃槽內(nèi)的水銀混合起來(lái)，當(dāng)管內(nèi)汞柱從一米處降到比槽內(nèi)汞液面高出760毫米時(shí)，汞柱就不再?gòu)墓芾锪鞒龆尸F(xiàn)出一個(gè)760毫米高的表面吸附的氣體的密度和固體本身的性質(zhì)（如表面光滑度、清潔度等）、以及電吸附、化學(xué)吸附作用的影響。第二節(jié)第二節(jié)真

8、空的獲得真空的獲得表12幾種常用真空泵的工作壓強(qiáng)范圍幾種常用真空泵的工作壓強(qiáng)范圍工作壓強(qiáng)Pa真空泵10410211021041061081010旋片機(jī)械泵復(fù)合分子泵氣體傳輸擴(kuò)散泵鈦升華泵分子篩吸附泵濺射離子泵氣體捕獲（無(wú)油泵）低溫泵一、旋片式機(jī)械真空泵一、旋片式機(jī)械真空泵機(jī)械泵是運(yùn)用機(jī)械方法不斷地改變泵內(nèi)吸氣空腔的體積，使被抽容器內(nèi)氣體的體積不斷膨脹，從而獲得真空的裝置。它可以直接在大氣壓下開(kāi)始工作，極限真空度一般為1~1102Pa，抽

9、氣速率與轉(zhuǎn)速及空腔體積V的大小有關(guān)，一般在每秒幾升到每秒幾十升之間。圖11旋片式機(jī)械泵圖旋片式機(jī)械泵圖12旋片式機(jī)械泵工作示意圖旋片式機(jī)械泵工作示意圖旋片式機(jī)械泵通常由轉(zhuǎn)子、定子、旋片等結(jié)構(gòu)構(gòu)成。偏心轉(zhuǎn)子置于定子的圓柱形空腔內(nèi)切位置上，空腔上連接進(jìn)氣管和出氣閥門。轉(zhuǎn)子中鑲有兩塊旋片，旋片間用彈簧連接，使旋片緊壓在定子空腔的內(nèi)壁上。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)是由馬達(dá)帶動(dòng)的，定子置于油箱中，油起到密切、潤(rùn)滑與冷卻的作用。當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由被抽容器通