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                真空系统设计中所依据的基本规律

                依据真空根本方程,可从数学上得到两个极端的结果,即当流导U十分大时,真空室的有效抽速S0能够近似等于泵的抽速S;当泵的抽速S十分大时,或者流导U 十分小时,真空室的有效抽速S0近似等于流导U。上述结果从物理上可能更易了解,从真空室抽气口抽除的气体必需经过流导U(即管道、阀门等)才干被真空泵 抽除,只不过被抽除的气体从真空室抽气口向泵口运动过程是从高压向低压的活动,而从泵口被抽除是从低压向高压的基于某种抽气原理的强迫活动。如流导U十分 大,即经过它的气体量不受限制,那么泵的抽气才能就决议于本身的抽速大小,这与泵口直接与真空室相衔接是一样的。但假如泵的抽速十分大,这也就是相关于泵 的抽速流导U十分小,此时泵的实践抽气才能并不决议于它的抽速大小而决议于气体经过流导U的才能,流导的数值恰为泵的有效抽速S0

                真空泵是为了抽除真空容器内的气体,但往往泵的抽气口不能直接与被抽容器相连接,由于工艺上的需要或是降低有油蒸汽污染的真空机组的污染程度,必须通过冷 阱、阀门、管道才能与被抽气容器连接,由于每种真空部件都有确定的流导,所以可以说泵必须通过一定的流导才能与被抽容器连接,如图所示,图中泵与真空室之 间的连接管道可以包括冷阱和阀门等。假定泵与真空室之间的流导为U,则泵必须通过流导U才能对真空室抽气,其抽气能力要受到限制,此时对容器的抽气作用真 正有意义的应是真空室抽气口处的有效抽速S0。如泵的标称抽速为S,那么根据气体作稳定流动时流量守恒的定律可以导出S0SU之间满足的关系

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                上式称之为真空基本方程,它是真空系统设计中所依据的基本规律。

                为了尽量发挥泵的抽气才能,最大限度的加大流导U是最有效的办法,但常常难于完成。而一味增大泵的抽速更不实在际。所以采用昼量大的流导和选用昼量大的抽 速的泵就十分值得权衡。从真空根本方程能够晓得,有效抽速S0SU都是单调递增的函数。真空根本方程描绘的内容并不深奥,但也没有粗浅到能够作为每个 人的常识,所以在不少的应用范畴,用户常常疏忽流导对泵抽速的限制,而形成真空技术应用的效果大受影响。

                  对于一个没有漏气,也没有放气的真空系统如真空室体积为V,真空室有效抽速为S0,则随着抽气的过程,真空室内压力随时间遵从如下的变化规律

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                其中P0t=0时的压力,即起始压力,t=V/S0称为时间常数。

                以上规律揭示,每经过约的时间,真空室内压力降低一个数量级,显然t越小,压力下降越快,当V一定时,有效抽速S0越大,才能越小。

                任何真空系统都希望尽量缩短抽气的时间,这关系到进步效率和降低能耗,但并不是一切的真空应用都具有缩短抽气时间的条件。能够把不同的真空应用分为两大 类:一类是不改虑系统内的放气量,而只要真空度的请求;另一类是请求真空室内充沛的放气,即放气率要降到某一临界值。这两类不同的应用对泵配置的请求是不 一样的。关于前一类应用,如真空度请求在0.5pa以上,只需时间常数足够的小,便可昼量缩短抽气的时间。但如真空度请求在0.5Pa以下,就必需改虑放 气对压力变化的影响。放气量随时间的变化迟缓。特别是在无烘烤的状况下。要在预定较短的时间内到达较高的真空度,就必需以较大的抽速抽除较大的放气量。也 就是说如放气量为Q,泵的有效抽速为S0,则可到达均衡压力P=Q/S0。如均衡压力肯定,则到达的时间越短,请求泵的有效抽速就越大。蒸发镀膜就是典型 的这类的应用,由于蒸镀的速度快,时间短,所以不思索放气量的影响(即活性气体的影响)。但蒸发粒子的能量低,请求绝大局部粒子无碰撞地堆积到工件上,以 保证分离力及减少散射,这就请求真空室内的均匀自在程不小于蒸发源到工件的间隔,与此相应的压力约在1×10-2Pa,这便是蒸发镀膜对真空度的请求。



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                分享到:
                点击次数:  更新时间:2017-03-23 10:51:15  【打印此页】  【关闭
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