真空获得和测量实验报告.doc

真空获得和测量实验报告物理112 11180243 徐旭东摘要： 本实验用机械泵与扩散泵串联而成的高真空机组来获得真空，由复合真空计测量被抽容器所能达到的真空度。就实验室常用的真空获得工具以及测量仪器进行实验介绍以及使用注意事项的介绍。关键字：真空 机械泵 扩散泵 热电偶真空计 电离真空计引言：通常，我们说宇宙空间是没有空气的真空。真空一词，字面意思就是“完全空”，“空无一物”，什么都没有。但是，实地检测一下航天飞机轨道附近的空间，却发现那里仍然存在着稀薄的空气。即使是真空包装袋和暖水瓶瓶胆夹层里面，也不是什么都没有。我们无论采用什么办法，都无法使我们所说的真空真的是“没有一点空气”。我们所说的真空，不过是“空气极其稀薄的空间”罢了。一、实验原理1、真空度及真空区域的划分真空是指充有低于一个大气压压强的气体的给定空间。即分子密度小于2.51019分子数cm3的给定空间。真空度的国际单位是Pa。按照气体空间的物理特性常用真空泵和真空规的有效使用范围以及真空技术运用的特点，将真空定性地划分为五个区段：（1）粗真空： 1.0131051.333103Pa;（2）低真空：1.3331031.33310-1Pa;（3）高真空：1.33310-11.33310-6Pa;（4）超高真空:1.33310-61.33310-10Pa;（5）极高真空: 1.33310-10Pa.2、低真空的获得获得低真空的常用的方法是机械泵。机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的容积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空的泵。目前常用的是旋片式机械泵。3、高真空的获得最早用来获得高真空的泵是扩散泵，扩散泵是靠油的蒸发喷射凝结重复循环来实现抽气的，由于射流具有高流速（约200m/s），高的蒸汽密度，且扩散泵油分子量大（300500），故能有效的带走气体分子。气体分子被带往出口处再由机械泵抽走。4、真空的测量 测量真空度的装置称为真空计或真空规。实验中常用的有两种：热偶真空计、电离真空计。（1）热偶真空计。它通常是用来测量低真空的真空计。（2）电离真空计。它通常是用来测量高真空的真空计。5、真空的检漏真空检漏是真空技术中非常重要的一个环节。实际的真空系统如果达不到预计的极限真空，在排除材料放气和泵工作不正常后，主要是对系统进行检漏。实验中主要使用两种检漏方法：（1）高频火花检漏法；（2）真空计检漏法。二、真空的测量与获得实验过程1、插上电源插头，打开热扩散泵的冷却水开关，热扩散泵开始加热。2、关闭高真空蝶阀，拔出三通蝶阀，利用机械泵抽真空，将复合真空计（这里用热电偶真空计测量真空度）调节到测量真空室的真空度。3、当真空室的真空度为10-1Pa时，先不要打开高真空蝶阀，推进三通蝶阀，将复合电离计调到测量储气室的真空度，利用机械阀将储气室的真空度抽到10-1Pa，再拔出三通蝶阀，继续抽真空室。反复进行上述操作，直到真空室和储气室10-1Pa。4、推进三通蝶阀，打开高真空蝶阀，这里用热扩散泵抽真空室，这时继续开着机械泵，当复合电离计显示真空度为10-1Pa时，打开灯丝（这里用热阴极电离真空计测量真空度），根据真空度的不断减小，调小测量范围，最终达到。5、实验结束后先关闭三通蝶阀、高真空蝶阀和热扩散泵的电源，继续通冷却水和开着机械泵。当热扩散泵冷却后，关闭冷却水和机械泵。三、数据记录低真空的获得和测量数据T(s)051015202530355070901201501(Pa)20853.532.62.82.93.03.23.43.53.52(Pa)2095.53.532.52.62.93.13.23.53.53.5 由上图可以看出，机械泵刚开始对真空室开始工作时，压强下降的比较快速，后来会愈来愈慢。两次次测量的数据比较接近。 可以看到在压强到达2.5pa左右时压强会回升，这主要是漏气的原因 5.2 高真空的获得和测量数据T(s)1210406080130160190220260300400500700900P(10-1pa)1.4P(10-2pa)21.891.81.71.6P(10-3pa)8.67.66.865.44.84.23.83.73.7图表变化从t=2秒开始。T(s)误差分析1.实验仪器本身存在的问题引起误差，仪器的漏气可能是最大的误差，并不能达到真空度最小点。2、人为读数误差四、实验总结真空实验需要明确打开热扩散泵，就要通入冷却水，实验结束后先关闭热扩散泵的电源，当热扩散泵冷却后，关闭