Задание на выполнение лабораторной работы

1. Ознакомиться с техникой получения низкого вакуума.

2. Изучить конструкции и принцип действия форвакуумных насосов.

3. Ознакомиться с техникой измерения низкого вакуума.

4. Изучить конструкции и принцип действия термопарных датчиков давления.

5. Построить экспериментальную зависимость скорости откачки, т. е. зависимость давления в объёме вакуумной камеры от времени откачки её форвакуумным насосом.

Порядок выполнения работы

1. Включить вакуумную установку, поставив рукоятку «Вкл./Выкл» на передней панели в положение «Вкл.».

2. Включить форвакуумный насос, нажав на кнопку «Форвакуумный насос».

3. Дать насосу поработать «на себя» в течение 5 минут.

4. Начать откачку рабочей камеры форвакуумным насосом, поставив ручку клапана форвакуумной откачки из камеры на передней панели установки в положение «Открыто», повернув её на 45º против часовой стрелки, вытянув на себя до упора и повернув ручку ещё на 45º против часовой стрелки до упора.

5. Включить вакуумметр, установив тумблер «Сеть» на передней панели вакуумметра в положение «Вкл.».

6. Установить тумблер «Измерение – Ток накала» на передней панели термопарного вакуумметра в положение «Измерение».

7. Получить экспериментальную зависимость давления в рабочей камере от времени откачки её форвакуумным насосом, производя замеры давления по показаниям термопарного датчика на шкале вольтметра термопарного вакуумметра через каждые три минуты в течение 15 минут. Перевести показания вакуумметра, снятые в вольтах, в единицы давления (мм рт. ст.) с помощью градуировочной кривой, приведённой на стенде установки.

8. Произвести выключение установки, для чего:

– закрыть клапан форвакуумной откачки, повернув его ручку по часовой стрелке на 45º, затем утопив её и повернув ещё на 45º до упора;

– выключить форвакуумный насос, нажав на кнопку «Форвакуумный насос» и одновременно на кнопку напуска воздуха в форвакуумный насос;

– выключить вакуумметр, установив тумблер «Сеть» на его передней панели в положение «Выкл»;

– поставить рукоятку на передней панели установки в положение «Выкл».

Содержание отчёта

1. Привести таблицу с экспериментальными данными.

2. Привести графическую зависимость скорости форвакуумной откачки.

3. Привести краткое описание термопарного датчика, термопарного вакуумметра и принципов их действия.

4. Привести принцип действия форвакуумного насоса.

5. Привести последовательность операций получения форвакуума в рабочем объёме.

6. Выводы.

Вопросы по лабораторной работе

1. Определение вакуума, понятие низкого вакуума.

2. Способы получения низкого вакуума, форвакуумные насосы.

3. Способы измерения низкого вакуума, термопарные датчики давления, их конструкции, принципы действия, термопарный вакуумметр.

Лабораторная работа № 2

ПОЛУЧЕНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ ВЫСОКОГО ВАКУУМА

Цель работы: изучение техники получения и измерения высокого вакуума.

В высоком вакууме (p < 10^–3Па) свойства газа определяются столкновениями частиц со стенками. Частицы движутся прямолинейно, не сталкиваясь между собой, и количество переносимого тепла или вещества пропорционально давлению. Прохождение тока в высоком вакууме возможно только в результате испускания электронов или ионов электродами. Ионизация молекул (или атомов) газа в высоком вакууме существенна только в тех случаях, когда λ частиц становится значительно меньше расстояния D, специфики условий распространения частиц (например, при движении электрона по сложным траекториям в магнитном поле).

Свойства газа в среднем вакууме являются промежуточными между его свойствами в низком и высоком вакууме.

Существует также понятие сверхвысокого вакуума (р < 10^–6 Па), которое связано не с величиной отношения λ/D, а со временем τ, необходимым для образования мономолекулярного слоя адсорбированных молекул газа на поверхности твёрдого тела, помещённого в вакуум и первоначально свободного от адсорбированного газа. Величина τ обратно пропорциональна давлению. При р < 10^–6 Па τ может превышать несколько десятков секунд. Примером сверхвысокого вакуума может служить среда на высоте свыше 200 км от поверхности Земли.