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http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/09/201009171607_245094_1798038_3.gifhttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/09/201009171607_245095_1798038_3.gif真空吸附中,若石英池摆放不好就会谱图出现一条条竖直的线;显微红外中样品做不好也这样。但是挪到没有竖线的地方出现在正常的谱图期待大侠解除疑惑这是同一张谱图,就是范围不一样而已
地球上的真空环境 一.在地球上,通常是对特定的封闭空间抽气来获得真空,用来抽气的设备称为真空泵。早期制成的真空泵,抽气速度不大,极限真空低,很难满足生产和科学试验的需要。后来相继制成一系列抽气机理不同的真空泵,抽速和极限真空都得到不断的提高。如低温泵的抽气速率可达60000升/秒,极限真空可达千亿分之一帕数量级。 需要 A.为了保证真空系统能达到和保持工作需要的真空(负压),除需要配备合适的、抽气性能良好的真空泵以外,真空系统或其零部件还必须经过严格的检漏,以便消除破坏真空的漏孔。低(粗)真空、中真空和高真空系统一般用气压检漏 ;对于超高真空系统,在采用一般检漏法粗检以后,还要采用灵敏度较高的检漏仪,如卤素检漏仪和质谱检漏仪来检漏。 应用 B.随着真空获得技术的发展,真空应用日渐扩大到工业和科学研究的各个方面。真空设备应用是指利用稀薄气体的物理环境完成某些特定任务。有些是利用这种环境制造产品或设备,如灯泡、电子管和加速器等。 这些产品在使用期间始终保持真空;而另一些则仅把真空当作生产中的一个步骤,最后产品在大气环境下使用,如真空镀膜、真空干燥和真空浸渍等。 C.真空的应用范围极广,主要分为低真空、中真空、高真空和超高真空应用。低真空是利用低(粗)真空获得的压力差来夹持、提升和运输物料,以及吸尘和过滤,如吸尘器、真空吸盘 。 D.中真空一般用于排除物料中吸留或溶解的气体或水分、制造灯泡、真空冶金和用作热绝缘。如真空浓缩生产炼乳,不需加热就能蒸发乳品中的水分。 E.真空冶金可以保护活性金属,使其在熔化、浇铸和烧结等过程中不致氧化,如活性难熔金属钨、钼、钽、铌、钛和锆等的真空熔炼;真空炼钢可以避免加入的一些少量元素在高温中烧掉和有害气体杂质等的渗入,可以提高钢的质量。 F.高真空可用于热绝缘、电绝缘和避免分子电子、离子碰撞的场合。高真空中分子自由程大于容器的线性尺寸,因此高真空可用于电子管、光电管、阴极射线管、X 射线管、加速器、质谱仪和电子显微镜等器件中,以避免分子、电子和离子之间的碰撞。这个特性还可应用于真空镀膜 ,以供光学、电学或镀制装饰品等方面使用。 G.外层空间的能量传输与超高真空中的能量传输相似,故超高真空可用作空间模拟。在超高真空条件下,单分子层形成的时间长(以小时计),这就可以在一个表面尚未被气体污染前 ,利用这段充分长的时间来研究其表面特性,如摩擦、粘附和发射等。(end)
2016国产磁测量与应用好仪器设备系列之三:记一次天津飞旋磁悬浮真空涡轮分子泵FX1200的测试原创:陆俊 工程师,中科院物理所磁学室2016年8月15日一句话推荐理由:可轻松实现亚微帕真空环境的国产磁悬浮分子泵。一、引言 在一个给定的空间,当内部气体分子很稀薄,压强低于一个大气压(国际单位数值为1e5Pa)以下时的状态叫真空,气体的稀薄的程度叫真空度。严格讲真正意义上的真空并不存在,因为就目前人类的科学技术来说人类是不可能制造绝对真空环境的,因为无论人类应用怎样的高科技都不能把一个容器抽的达到什么都没有。根据历史记载真空技术始于1643年,托里拆利(Torricelli)将一端密封的长管注满水银并倒置在盛有Hg(汞)的槽里时,发现了密封的玻璃管中760mm水银柱顶端产生的真空,当时并未引起人们的关注,直到1654年著名的Magdeburg hemisphere马德堡半球实验证明真空与大气之间的压力差所产生的惊人力量后,真空的应用才逐渐被推广开,比如人们常见的真空吸盘、真空脱气、真空干燥、真空保鲜、真空灯具、真空保温Dewar杜瓦瓶等应用。目前,在众多高新科技产业(如精炼冶金、功能薄膜、太阳能电池、光电子器件、液晶显示屏等),与现代科学研究中(如高能粒子源与物质探测仪器、等离子体、可控核聚变、宇宙仿真等),真空更是不可缺少的基本支撑条件。 与真空的应用伴随不可避免要介绍真空的产生与测量两类技术,如图01所示,从大气环境到星系之间最接近真空的外太空,中间存在非常丰富的天然或人造的真空环境,如月球表面气压约1e-9Pa、粒子加速器、分子束外延腔(MBE)等高真空,离子源、电子管、溅射等离子体等中等真空,与火星表面、真空干燥与吸盘等低真空。与这些典型真空对应的是各种不同类型的真空泵与真空计技术类型。人们能产生真空的方法主要是机械部件抽运(如图中蓝色部分的旋片泵、活塞泵、膜片泵)、通过加热-扩散-冷却-吸附抽运原理的扩散泵、通过低温冷凝与吸附原理的低温泵、以及将中性气体离子化转移的溅射离子泵。度量和比较真空度的仪器分为气体类型无关的直接压强测试,如波尔登表、液面气压计、膜片压力计与电容真空规,一般常见于低真空应用,在图中以绿色字体标识;另一类是气体类型相关的精密量测仪,包括Pirani热导规、Penning冷阴极离子规、热阴极规、磁控规以及质谱真空计。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/08/201608291129_607228_1611921_3.png图01 图解不同区间真空相关的基本实现方法、测量仪表与典型应用二、背景 从前面介绍中可以看出,在真空获得设备中,分子泵只涉及简单的机械运动部件,无需复杂的高温、低温或高压等特殊设计,但却能获得非常优异的性能。与其他有机械运动部件的真空泵相比,分子泵转速高但振动噪声小、平均无故障工作周期长而维护成本低。其抽气机理是,在分子流区域内靠高速运动的刚体表面传递给气体分子以动量,使气体分子在刚体表面的运动方向上产生定向流动飞离工作腔室,从而达到抽气的目的。从分子泵的抽气原理知:分子泵的转子叶片必须具有与气体分子速度相近的线速度,具有这样的高速度才能使气体分子与动叶片相碰撞后改变随机散射的特性而作离开真空腔室的定向运动。因此分子泵的转速越高,对提高分子泵的抽速越有利。这就要求配备给复合分子泵的轴承能够在高转速下长期稳定的运行,但是传统轴承不仅很难实现高转速而且就算实现了高转速其使用寿命也会大打折扣,造价也很高。同时,传统机械轴承分子泵需要油或油脂润滑,带来的油蒸汽返流对真空室产生污染、振动噪声相对较大、平均无故障工作周期短等缺陷。因此,无油轴承作为支承部件在分子泵领域极其有用,其中最有代表性的无油轴承是磁轴承,又称磁悬浮轴承,是一种转子与定子之间没有机械接触的新型高性能轴承,是分子泵的理想支承,无需油润滑、没有机械磨损、可实现高转速永久支承。在磁悬浮轴承研发方面,国外磁轴承技术起步较早,其性能在少数几个发达国家几家公司垄断经过多年迭代积累,已获广泛应用和大量市场份额。国内的相关研究起步于上世纪80年代,主要集中在大专院校及研究院所,由于多方面原因,多年来极缺商业化的产品,中科科仪公司已推出CXF2300型分子泵,是其中屈指可数的商品,但与国外同类型的产品相比仍然存在差距,因而几年来尚未获得明显的市场优势。2016年7月份,作者通过渠道获知天津飞旋科技有限公司于2006年开始研发磁悬浮轴承技术,于2009年研发成功国内第一台磁悬浮复合分子泵,并一直优化完善,同时进行产业化开发,其研发生产的磁悬浮分子泵在以下几个方面进行了技术革新:1)五自由度控制的磁悬浮轴承技术,加上高可靠性相位、位移、转速检测技术和基于轴心轨迹监测的故障诊断、预警技术,能够实时监控分子泵的运行情况,并对紧急情况作出最快响应,产品的可靠性因而获得提升。2)基于电感式位移传感器的高精度本机在线动平衡技术,不需要借助动平衡仪设备就能实现本机高速动平衡,有效的提高了叶轮系统的平衡精度,降低了分子泵的整体振动,几乎无声运转;无机械摩擦的另一个好处是发热量低,因而对冷却措施要求低。3)基于降速发电的掉电安全技术,能在外接电源突然断电的情况下,通过将分子泵的机械能转化为电能反馈给磁轴承,使磁轴承继续工作,直到转子系统速度降到安全的低转速后再落到保护轴承上,避免了对保护轴承的高速冲击,提高了保护轴承的寿命。4)分子泵用永磁同步高速直流电机控制技术,可实现分子泵高转速运行,并且有变频调速功能,可在实际运行环境中根据需求调节转速,有效的降低了分子泵的能量损耗。5)整体式叶轮设计加工,实现了叶轮轻量化设计值得一提的是,在这些技术革新的基础上,该公司于2012年开始成功完善并批量生产磁悬浮分子泵产品,照片如图02所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/08/201608291129_607229_1611921_3.png图02 本文测试用的国产磁悬浮真空涡轮分子泵FX1200及其配套电源FSP-1X100三、简介 本文测试用的磁悬浮涡轮分子泵的主体内部结构如图03所示,其核心部件是磁悬浮高速电机和整体叶轮,叶轮的悬浮力与推动力都是无接触传递的,不过具体的方式不一样,其中悬浮力采用线圈产生的电磁力,而旋转力的无接触传递通过高速永磁电机直连实现。此外,其关键的实现抽气功能的组件是涡轮定子和转子(图03b),他们相对高速转动,以较高的效率完成分子的定向转移;为了增加抽速,采用层叠的定子-转子结构(图03c),涡轮分子泵抽出的气体通过后级低真空泵抽运到大气中;与真空泵配套的主要部件还有电机、真空腔体、悬浮线圈、测控器件及相关电路。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/08/201608291129_607230_1611921_3.jpg图03 本文测试用的国产磁悬浮真空涡轮分子泵主体内部结构示意图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/08/2