ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Простейшая вакуумная система и ее элементы

Многочисленные технические устройства, физические приборы и аппаратура работают в условиях вакуума. Получением и измерением вакуума занимается вакуум­ная техника. Под вакуумом понимается такое состояние разреженного газа, которому соответствует область дав­лений ниже 105 Па, т.е. ниже атмосферного давления. В зависимости от степени разрежения различают низкий, средний, высокий и сверхвысокий вакуум. Области дав­лений, обычно соответствующие тому или иному вакууму,

 

.

 

представлены на рис. 1-1. Следует отметить, что между низким, средним, высоким и сверхвысоким нет явно выраженной границы.

Область давлений, когда средняя длина свободного пути молекул много меньше характеристических разме­ров сосуда, например диаметра трубопровода, отвечает низкому вакууму.

Область давлений, когда средняя длина свободного пути молекул примерно равна характеристическим раз­мерам сосуда и столкновения молекул со стенками и друг с другом равновероятны, получила название сред­него вакуума.

В области высокого и сверхвысокого вакуума средняя длина свободного пути молекул много больше размеров сосуда, и молекулы преимущественно сталкиваются со стенками сосуда. Кроме того, в области сверхвысокого вакуума не про­исходит заметного изменения свойств поверхности, пер­воначально свободной от адсорбированого газа, за время, суще­ственное для рабочего процесса.

Для получения и поддержа­ния вакуума служат вакуумные системы, представляющие собой совокупность устройств для со­здания вакуума, приборов для вакуумных измерений, а также сосудов и связывающих их тру­бопроводов. Наиболее важными элементами, составляющими ос­нову вакуумной системы, явля­ются устройства для создания вакуума, называемые вакуумны­ми насосами и служащие для уда­ления газа из откачиваемого со­суда. Уменьшение молекулярной концентрации газа в откачивае­мом сосуде представляет собой процесс откачки.

Использование такой системы возможно только в простейших случаях. В общем случае вакуум­ная система включает два, иногда три и более последо­вательно или параллельно соединенных вакуумных насо­са, устройства, регулирующие давление и поток газа в вакуумной системе, устройства, улавливающие пары, а также приборы для измерения вакуума. Наиболее рас­пространенная схема вакуумной системы представлена на рис 1-2 На этой схеме изображено последовательное включение высоковакуумного и низковакуумного насо­сов. Последний в этом случае называется форвакуумным (форвакуум — это вакуум, создаваемый насосом более низкого вакуума при последовательной работе несколь­ких насосов). Ловушки, устанавливаемые над насосами, предохраняют откачиваемый сосуд от попадания в него паров рабочего вещества насосов и улавливают газы, присутствие которых в откачиваемом сосуде нежелатель­но. Ловушка, устанавливаемая над форвакуумным насо­сом, кроме того, служит для предохранения от попада­ния в высоковакуумный насос паров рабочего вещества низковакуумного насоса. Вакуумные клапаны и затвор позволяют соединять и разобщать элементы вакуумной системы, а также регулировать поток газа в вакуумной системе Трубопровод с клапаном, соединяющий низко­вакуумный насос непосредственно с откачиваемым сосу­дом, носит название байпасной линии (на рис. 1-2 между точками а и б). Байпасная линия позволяет откачивать сосуд от атмосферного давления до низкого вакуума та­ким образом, чтобы поток откачиваемого газа не попа­дал в работающий высоковакуумный насос, который в этот момент отделяется от остальной части вакуумной системы клапаном К\ и затвором.