Вакуум: базы для новых технологий


Образование - Микроскопы
nata3au | Просмотров: 262



От цифровых цепей к датчикам, из-плазменной обработки для высокоразрешающей электронной микроскопии, а также создание наночастиц для закалки инструмента; у всех есть только одно общее―вакуум. Технология вакуумного играет ключевую роль в принятии этих широкий спектр приложений, доступных. По сути, создание вакуума означает, высасывая весь воздух из определенной области. Большее количество молекул воздуха можно вытащить, чем выше вакуум, полученных. Вакуумные технологии-это термин, применяемый ко всем процессам и физические измерения, выполняемые ниже-нормальном атмосферном давлении. Единицы измерения вакуума мбар торр.

Вакуум CategoriesLow
Средний
Высокая
Ультравысокой
Но возникает вопрос, почему я должен удалить молекулы атмосферных выполнить одно из вышеуказанных приложений?

Некоторые из причин, почему процесс или физическое измерение обычно выполняется в вакууме являются:
Чтобы удалить составляющие атмосферы, которые могут вызвать физическую или химическую реакцию в процессе (е. g. вакуум плавления химически активных металлов, таких как титан).
Нарушить равновесное состояние, существующее при нормальных комнатных условиях, например, для удаления окклюдированного и растворенного газа или летучей жидкости от основной массы материала (е. г. дегазация масел, сублимационной сушки) или десорбции газа с поверхности (е. г. очистка микроволновой труб и линейных ускорителей в процессе производства).
Чтобы увеличить расстояние, которое частицы должны путешествовать, прежде чем он сталкивается с другим, тем самым помогая частиц в процессе двигаться без столкновения между исходной и целевой (е. г. в вакуумное покрытие, ускорителей частиц, телевизионных кинескопов).
Чтобы уменьшить количество молекулярных ударов в секунду, тем самым уменьшая шансы на заражения поверхностей, подготовленных в вакууме (е. г. в чистой поверхности, исследования и получения чистых, тонких пленок).
Для любого процесса, ограничивающих параметра максимально допустимое давление может быть определено:количество молекул в единице объема (причины 1 и 2),
Средняя длина свободного пробега (причина 3),
Или время, необходимое для формирования монослоя (причина 4).
При комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении, один кубический фут (0. 03 куб. м) в воздухе содержится примерно 7х10 поднял на(23) молекулы движутся в случайных направлениях и со скоростью около 1000 миль в час. Обменный импульс к стенам равна сила 14. 7 фунтов на каждый квадратный сантиметр площади стены. Этот атмосферном давлении может быть выражена в различных единицах, но до недавнего времени это было обычно выражается в терминах вес столба ртути сечением блок и 760 миллиметрах (мм) . Таким образом, одна стандартная атмосфера равна 760 мм РТ. ст., но чтобы не попасть на аномалию отожествление, видимо, различные подразделения, срок, торр, было постулировано.

Так что одна стандартная атмосфера = 760 торр (1 торр =1 мм РТ. ст.).

Этот термин был заменен в 1971 г. на единицы СИ определяется как Ньютон на квадратный метр (Н/м поднят (2)), и называется Паскаль (один Паскаль=7. 5х10 поднял на (-3) мм. РТ. ст.).

Первое крупное применение данной технологии в промышленности произошел примерно в 1900 году в производстве электрических ламп. Других устройств, требующих вакуума для их эксплуатации соблюдены, например, различных видов электронных лампах. Кроме того, было обнаружено, что некоторые процессы, осуществляемые в вакууме достигнуть высоких результатов или вообще заканчивается недостижим при нормальных атмосферных условиях. К числу таких событий относятся "цветущая" объектив поверхности для увеличения светопропускания, подготовка плазмы крови для банков крови, и производства химически активных металлов, таких как титан. Появление атомной энергии в 1950-е годы дала толчок для развития вакуумного оборудования на крупных. Увеличение приложений неуклонно обнаружен, как в космических симуляторах и микроэлектроники.

Применения вакуума

Промышленности
Промышленных применений в диапазоне от механической обработки (например, манипуляции тяжелые и легкие предметы с помощью присосок) к отложению интегрированных электронных схем на кремниевых кристаллах. Очевидно, что требования вакуума широко разнообразны, как отдельных процессов, используя вакуум.

В низком вакууме в диапазоне от около торр в ближайшее атмосфера, типичные области применения:механическая обработка
Вакуумная упаковка и формирование
Отбор проб газа
Фильтрация
Дегазация масла
Концентрации водных растворов
Пропитка электрических компонентов
Перегонка
Стальной поток дегазации
При более низких давлениях до 10 в (-4) торр, многих металлургических процессов плавления, литья, спекания, термообработки, пайки и может извлечь выгоду. Химических процессов, таких как вакуумная дистилляция и вымораживание тоже нужен этот диапазон вакуума. Сублимационная сушка широко используется в фармацевтической промышленности для приготовления вакцин и антибиотиков и в магазине кожи и плазмы крови. Замораживание-сохнет пищевой промышленности кофе в основном, хотя большинство продуктов, которые можно хранить без холодильника, после лиофилизации, а техника получает широкое признание.

Давление в диапазоне до 10 в (-6) торр используется для криогенной (низкотемпературной) и электрической изоляции. Он используется в производстве ламп, телевизионных кинескопов, рентгеновских трубок; декоративные, оптические и электрические тонкопленочных покрытий; и масс-спектрометрических течеискателей.

В тонкопленочных покрытий, металла или смесь выпаривали под высоким вакуумом от источника на подложке или подложке. Базовый материал в основном пластик для декоративных покрытий; стекла оптические покрытия; стекло и керамика, или кремнезема для электрических покрытий. Толщина пленки может варьироваться от около 1/4 длины волны видимого света до 0. 001 дюйма или больше. В оптическом поле, просветляющие покрытия, нанесенные на линзы для камер, телескопов, очков и других оптических устройств, что значительно уменьшает количество света, отраженного от линзы и, таким образом, дает яркое изображение, передаваемые.

Для достижения вакуума, достаточно высокой для нанесения тонкопленочных покрытий, а также для других промышленных применений, требующих давлений вплоть до 10 в (-6) торр, насосную систему, состоящую из масляной герметичный роторный насос и диффузионный насос. Масло-герметичный роторный насос "потолки", в камере до давления около 0. 1 торр, после чего форвакуумный клапан закрыт. Форвакуумный клапан и вакуумный клапан дефлектора затем открыл, так что камера откачивается диффузионным насосом и роторный насос в серии.

Исследования
Практически каждая научно-исследовательская лаборатория использует вакуум непосредственно в своих экспериментах или использует оборудование, которое зависит от его эксплуатации. Самые низкие давления будут получены в исследовательских лабораториях, где оборудование, как правило, аналогичны, но меньше, чем используемая в промышленности.

Типичный научно-исследовательским оборудованием с помощью вакуума примерно до 10 в (-6) торр-это электронный микроскоп, аналитический масс-спектрометр, плазменный камеры, ускоритель частиц, и большие пространства моделирования оборудования. Ускорители частиц в диапазоне от небольших машин Ван-де-Грааф с большой протонных синхротронов.

В космический симулятор, большие единицы, которые моделируют пространство вокруг всего автомобиля необходим вакуум 10 в (-6) торр или ниже. Такие суда включить полный кожуха при температуре жидкого азота и порт, через который свет высок-интенсивности может быть балочным для имитации солнечного излучения.

В области давления до и ниже 10 в(-9) торр, прикладные исследования включают электрическую изоляцию, термоядерная энергетика преобразование экспериментов, микроволновая печь пробки, полевой ионный микроскоп, полевой эмиссионный микроскоп, хранения кольца для ускорителей частиц, специализированный симулятор космических экспериментов, и чистые поверхности элементов. Во многих экспериментах необходимо не только для достижения таких давлений 10-9 торр, но для снижения углеводородов в остаточных газов до абсолютного минимума. Даже небольшие следы углеводородов могут оказать результаты недостоверны. Для того чтобы достигнуть вакуума настоящего Порядка, судна и оборудования внутри должен быть очищен от остаточных газов (дегазации) в максимально возможной степени. Наиболее распространенным решением является, чтобы испечь весь аппарат в течение нескольких часов около 350 ° С при сохранении вакуума в 10 в (-5) торр области. Для устранения углеводородов, блок прокачивается до 10 в(-3) торр с использованием сорбционных насосов; и оттуда, с напылением ионных насосов и титановые сублимационные насосы выполнить задачу вплоть до 10 в (-9) торр или ниже.

Заключение
Каждое технологическое развитие сегодня в значительной степени зависит от развития смежных вакуумной технологии, что бы создать хороший вакуум. Роторные насосы, Сорбционные насосы, Диффузионные насосы, Турбомолекулярные насосы, ионные насосы, геттерными насосами. и далее по списку, все являются элементами системы эвакуации, как правило, используется в промышленности и научных исследований. Конечно, быстрее эвакуировать и менее энергоемких насосов спроса для отрасли, так как скорость цепи и низкое энергопотребление необходимы для очень масштабной интеграции электронных схем.


Комментарии


Ваше имя:

Комментарий:

ответьте цифрой: дeвять + пять =



Вакуум: базы для новых технологий Вакуум: базы для новых технологий