Hệ thống chân không siêu cao hoạt động như thế nào?
Nguyên tắc hoạt động của chân không siêu cao
Không thể xác định chính xác ranh giới giữa vùng chân không cao và siêu cao liên quan đến các phương pháp làm việc. Trong thực tế, một ranh giới giữa hai vùng được tạo ra bởi vì áp suất trong vùng chân không cao có thể đạt được bằng các bơm, van, gioăng và các thành phần khác thông thường, trong khi đối với áp suất trong vùng UHV, thường yêu cầu một công nghệ khác và các thành phần được chế tạo khác nhau. "Giới hạn" nằm ở một vài 10 -8 mbar. Do đó, áp suất dưới 10 -7 mbar thường có liên quan đến vùng UHV.
Mật độ khí rất nhỏ trong vùng UHV và bị ảnh hưởng đáng kể bởi tốc độ thoát khí của thành bình và rò rỉ nhỏ nhất tại các khớp nối. Hơn nữa, liên quan đến một loạt các ứng dụng kỹ thuật quan trọng để đặc trưng hóa vùng UHV, nói chung thời gian một lớp (xem thêm phương trình 1,21) đã trở nên quan trọng. Điều này được hiểu là thời gian τ trôi qua trước khi một lớp đơn phân tử hoặc đơn tử hình thành trên một bề mặt ban đầu được làm sạch lý tưởng tiếp xúc với các hạt khí. Giả sử rằng mọi hạt khí đến bề mặt đều tìm thấy một chỗ trống và vẫn ở đó, công thức thuận tiện cho τ là
p tính bằng mbar
Do đó, trong UHV (p < 10 -7 mbar), thời gian hình thành một lớp là từ vài phút đến vài giờ hoặc lâu hơn và do đó có cùng thời gian cần thiết cho các thí nghiệm và quy trình trong chân không. Các yêu cầu thực tế phát sinh đã trở nên đặc biệt quan trọng trong vật lý trạng thái rắn, chẳng hạn như để nghiên cứu các màng mỏng hoặc công nghệ ống điện tử.
Sự khác biệt giữa các hệ thống chân không cao và chân không siêu cao (UHV)
Hệ thống UHV khác với hệ thống chân không cao thông thường vì những lý do sau:
- tỷ lệ rò rỉ cực thấp (sử dụng gioăng kim loại),
- sự phát triển khí của các bề mặt bên trong của bình chân không và các bộ phận gắn kết (ví dụ: ống nối; van, gioăng) có thể rất nhỏ,
- các phương tiện phù hợp (bẫy lạnh, vách ngăn) được cung cấp để ngăn khí hoặc hơi hoặc các sản phẩm phản ứng của chúng có nguồn gốc từ các bơm được sử dụng đến bình chân không (không chảy ngược).
Để đáp ứng các điều kiện này, các thành phần riêng lẻ được sử dụng trong thiết bị UHV phải có thể nung và cực kỳ kín. Thép không gỉ là vật liệu ưu tiên cho các bộ phận UHV.
Việc xây dựng, khởi động và vận hành hệ thống UHV cũng đòi hỏi sự chăm sóc đặc biệt, sự sạch sẽ và trên hết là thời gian.
Việc lắp ráp phải phù hợp; tức là các bộ phận riêng lẻ không được bị hư hỏng ở mức tối thiểu (tức là do vết trầy xước trên bề mặt bịt kín được gia công chính xác). Về cơ bản, mỗi thiết bị UHV mới lắp ráp phải được kiểm tra rò rỉ bằng máy dò rò rỉ heli trước khi vận hành. Điều đặc biệt quan trọng ở đây là kiểm tra các mối nối có thể tháo rời (kết nối mặt bích), gioăng thủy tinh và mối nối hàn hoặc hàn.
Sau khi kiểm tra, thiết bị UHV phải được nung ra. Điều này là cần thiết cho cả thiết bị thủy tinh và kim loại. Quá trình nướng không chỉ kéo dài qua bình chân không, mà thường xuyên còn đến các bộ phận gắn, đặc biệt là các đồng hồđo chân không. Các giai đoạn riêng lẻ của quá trình nướng, có thể kéo dài nhiều giờ đối với một hệ thống lớn hơn, và nhiệt độ nướng được sắp xếp theo loại nhà máy và áp suất cuối cần thiết.
Nếu sau khi làm mát thiết bị và thực hiện các biện pháp cần thiết khác (ví dụ: làm mát bẫy lạnh hoặc vách ngăn), dường như không đạt được áp suất cuối, nên lặp lại kiểm tra rò rỉ bằng máy dò rò rỉ heli.
Chân không cao, siêu cao và cực cao: những nguyên tắc cơ bản
Tải eBook của chúng tôi để hiểu những thách thức liên quan đến việc đạt được và làm việc với chân không cao, siêu cao hoặc cực cao và những điều cần cân nhắc.
- Sản phẩm của chúng tôi
- Blog liên quan
Sản phẩm của chúng tôi
