真空的获得与测量实验报告

7-1 真空的获得与测量实验引言真空技术已成为先进的科学技术之一，被广泛应用于工业生产、科学研究的各个领域。

它与电子管真空工业、原子能、宇宙航行及空间科学研究、表面物理研究、微电子学等有着紧密地联系。

真空技术的主要环节和基础是真空的获得，真空的测量及真空检漏等，通过本实验我们将对这些实验的方法和手段进行初步的学习和了解。

实验预习1． 学习旋片式机械真空泵、油扩散泵的工作原理；2． 了解真空的获得与测量实验系统及实验注意事项。

实验目的1．通过低真空的获得，学习使用旋片式机械真空泵和测量低真空的热偶计。

掌握测量容器的体积比。

2．通过高真空的获得，学习使用油扩散真空泵和测量高真空的电离真空计。

3．了解玻璃管和金属在高真空中的放气现象和去气方法。

4．通过制作放电管，掌握对放电管充气方法，观察放电管放电现象，并计算最佳放电时放电管内的气压差。

4．测量氦（或氖）放电管光谱，并进行光谱分析（选做）。

实验装置一、真空系统该实验装置由被抽真空的容器，旋片式机械真空泵和油扩散真空泵，测量真空度的热电偶真空计、电离真空计，不锈波纹钢管道和真空阀门所连成的一个整体系统称为真空系统。

系统结构如图7-1-1所示。

TG 1、TG 2——热偶真空规管， IG ——电离真空规管；A 、B 、C ——真空容器；1V ——油扩散泵蝶阀，2V 、3V 、4V 、6V 、8V 、9V 、10V 、11V ——角阀，5V ——针形阀， 7V ——电磁真空压差阀，12V ——三通阀，13V 、14V ——两级压力调节器；H ——加热炉，C T ——加热炉温度计扩散泵 机械泵差压传感器I 差压传感器II加热炉充气瓶放电管 充气连接管通大气图7-1-1 真空获得与测量实验系统结构图1．低真空系统。

该部分实验利用理想气体波义耳定律测量容器A 和容器B 的容积比。

低真空通过旋片机械泵获取，连接在机械泵上的电磁阀在接通电源时将抽气口与被抽系统接通，停泵时，割断泵与被抽系统的连接，而与大气相通，防止机械泵返油。

真空获得与测量(实验报告)【摘要】真空是指低于大气压力的气体的给定空间。

本文就真空的获得与真空的测量展开讨论，探究这两种技术的基本原理和方法，并对有关设备仪器的使用方法和构造机理进行简要的介绍和分析。

通过对本实验的操作，使我们对电子衍射仪有了初步的认识，为电子衍射实验打好基础。

【关键词】机械泵、油扩散泵、电离真空计、电偶真空计、真空度。

【引言】真空是指低于大气压力的气体的给定空间，即每立方厘米空间中气体分子数大约少于两千五百亿亿个的给定空间。

真空是相对于大气压来说的，并非空间没有物质存在。

用现代抽气方法获得的最低压力，每立方厘米的空间里仍然会有数百个分子存在。

气体稀薄程度是对真空的一种客观量度，最直接的物理量度是单位体积中的气体分子数。

气体分子密度越小，气体压力越低，真空就越高。

但由于历史原因，量度真空通常都用压力表示。

在真空实用技术中，真空的获得和测量是两个最重要的方面，在一个真空系统中，真空获得的设备和测量仪器是必不可少的。

目前常用的真空获得设备主要有旋片式机械真空泵、油扩散泵、涡轮分子泵、低温泵等。

真空测量仪器主要有U型真空计、热传导真空计、电离真空计等。

随着电子技术和计算机技术的发展，各种真空获得设备向高抽速、高极限真空、无污染方向发展。

各种真空测量设备与微型计算机相结合，具有数字显示、数据打印、自动监控和自动切换量程等功能。

【正文】真空的获得需要许多器材的配合使用，譬如：真空泵，真空计等。

首先，我们必须对这些器材的内部机理和使用方法做初步的了解，否则盲目地操作会导致仪器的损坏和实验的失败。

（一）真空泵包括机械泵和油扩散泵。

实验室中采用的是旋片式机械泵，其工作原理比较简单。

油扩散泵的工作原理和操作注意事项比较复杂。

（1）油扩散泵的一侧有两个水孔，供冷却水流进流出之用。

在实验过程中，冷却水流量的选择非常重要。

冷却水打开的时间一般在油扩散泵开启之前，因为油扩散泵的加热时间需要四十分钟，所以开始时冷却水的流量可以选择小些，这样可以达到节约水的目的。

近代物理实验预习报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：真空的获得与测量【实验目的】1.了解真空技术基础。

2.利用机械泵组获得真空，并使用符合真空计测量被抽容器所能达到的真空度。

【实验原理】空气度是对空气稀薄程度的一种客观度量，单位体积中的气体分子数较少，表明真空度越高。

通常真空度用气体压强来表示，压强越低真空度越高。

按照国际的单位制（SI），压强单位是牛顿/米2，称为帕斯卡，简称帕（Pa）。

表1为不同压强单位的转换标准。

表格 1 不同压强单位的转换比例单位帕/Pa 托/Torr 毫巴/mbar 标准大气压1Pa 1 7.5×10-31×10-29.87×10-61Torr 133.3 1 1.333 1.316×10-3 1mbar 100 0.75 1 9.87×10-41atm 1．013×105760 1.013×103 1在近代物理实验中通常根据真空度的获得和测量方法的不同，可将真空区域划分为一下五个范围，见表2.表格 2 真空区域划分真空区域粗真空低真空高真空超高真空极高真空范围（Pa）105～103103～10-110-1～10-610-6～10-12<10-12抽气系统机械泵吸附泵机械泵吸附泵扩散泵分子泵分子泵低温泵离子泵测量仪器U型管压差计电阻真空计电离规超高真空电离技热偶真空计潘宁规真空技术，一般包括真空的获得、测量、检漏以及系统的设计与计算等。

它已发展成为一门独立的科学技术，广泛应用于科学研究、工业生产的各个领域中。

对真空技术的学习和充分掌握已成为一项重要的基本实验技能，以下我们将对真空的获得与测量进行简要介绍。

为了获得真空，就必须设法将气体外子从容器中抽出。

凡是能从容器中抽出气体，使气体压强降低的装置均可称为真空泵，真空泵按其工作机理可分为排气型和吸气型两大类，排气型真空泵是利用内部的各种压缩机构，将被抽容器中的气体压缩到排气口，而将气体排出泵体之外,如机械泵、扩散泵和分子泵等.吸气型真空泵则是在封闭的真空系统中,利用各种表面吸气剂)吸气的办法将被抽空间的气体分子长期吸着在吸气剂表面上,使被抽容器保持真空.如.吸附泵、离子泵和低温泵等。

真空获得与测量实验报告真空获得与测量实验报告引言：真空技术在科学研究、工业生产和医学诊断等领域具有重要的应用价值。

为了获得高质量的真空环境，科学家们进行了一系列的实验研究。

本实验旨在探究真空获得的方法和真空度的测量。

一、真空获得的方法1.机械泵机械泵是最常用的真空获得装置之一。

它通过机械运动将气体从容器中抽出，从而降低压力。

机械泵适用于中低真空范围，操作简便，但不能获得高真空。

2.扩散泵扩散泵是一种能够获得高真空的装置。

它通过将气体分子扩散到高速运动的喷嘴上，再通过冷凝或吸附的方式将气体排出。

扩散泵在高真空实验中具有广泛应用，但需要较长的预抽时间。

3.离心泵离心泵是一种利用离心力将气体从容器中排出的装置。

它适用于高真空获得，具有较高的抽速和较短的预抽时间。

离心泵广泛应用于科学研究和工业生产领域。

二、真空度的测量1.毛细流量法毛细流量法是一种常用的真空度测量方法。

它利用毛细管中气体流动的特性来测量真空度。

通过测量气体经过毛细管的流量和压差，可以计算出真空度的大小。

2.热导法热导法是一种基于热传导原理的真空度测量方法。

它利用热传导的速率与气体压力之间的关系来测量真空度。

通过在真空容器中加热一个导热体，测量导热体的温升和导热速率，可以计算出真空度的数值。

3.离子化法离子化法是一种基于气体分子电离的真空度测量方法。

它利用电离电流与气体压力之间的关系来测量真空度。

通过在真空容器中加入一个电离器，测量电离电流的大小，可以计算出真空度的大小。

结论：通过本次实验，我们了解了真空获得的方法和真空度的测量方法。

机械泵、扩散泵和离心泵是常用的真空获得装置，分别适用于不同的真空范围。

毛细流量法、热导法和离子化法是常用的真空度测量方法，各有优缺点。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的真空获得装置和真空度测量方法，以获得高质量的真空环境。

参考文献：[1] 朱玉涛, 梁军. 真空技术与应用[M]. 北京: 科学出版社, 2011.[2] 陈伟, 张磊. 真空技术实验指导[M]. 北京: 高等教育出版社, 2019.[3] 李明, 王丽. 真空度测量方法的比较与分析[J]. 仪器仪表学报, 2018, 39(4): 1-8.。

真空获得与测量实验一、实验目的本实验的目的是利用真空获得与测量系统研究高真空的获得过程及该系统真空度随时间的变化率。

二、 实验仪器真空室、机械泵、分子泵、分子泵控制电源、热偶规、电离规、冷水机。

三、实验原理3.1 真空的基本知识1)真空及其单位所谓真空是指低于一个大气压的气体空间。

同正常的大气相比，是比较稀薄的气体状态。

当气体处于平衡时，可得到描述气体性质的气体状态方程，即 nkT p = （3-1） 或RT Mm pV =（3-2） 式中，p 为压强(Pa)；n 是气体分子密度(个／m 3)，V 为体积(m 3)；M 为气体分子量(kg/mol)；m 是气体质量(kg)；T 是绝对温度(K)；k 是玻尔兹曼常数(1.38×10-23J/K)；R 为气体普适常数(8.314J ／mol ．K)，也可用R ＝N A ．k 来表示，N A 是阿伏伽德罗常数(6.023×1023个／mol)。

于是，由式(3—1)可得Tp n 22102.7⨯= (3-3) 由式(3—3)可知，在标准状态下．任何气体分子的密度约为3×1019个／cm 3。

即使在p=1.3×10-11Pa 这样很高的真空度时，T=293K ，则n ＝4×103个／cm 3。

因此，所谓真空是相对的，绝对的真空是不存在的。

通常所说的真空是—种“相对真空”。

在真空技术中对于真空度的高低，可以用多个参量来度量，最常用的有“真空度”和“压强”。

此外，也可用气体分子密度、气体分子的平均自由程、形成一个分子层所需的时间等来表示。

“真空度”和“压强”是两个概念，不能混淆．压强越低意味着单位体积中气体分子数愈少，真空度愈高，反之真空度越低则压强就越高。

由于真空度与压强有关，所以真空的度量单位是用压强来表示。

在真空技术中，压强所采用的法定计量单位是帕斯卡(Pascal)，系千克米秒制单位，简称帕(Pa)，是目前国际上推荐使用的国际单位制( SI)。

真空的获得与测量实验报告摘要本实验利用机械泵和扩散泵来获得高真空状态，由复合真空计测量被抽容器所能达到的真空度。

通过本实验我们了解了真空的获得与测量以及相关仪器的工作原理，掌握了初级真空、高真空的获得与测量的基本方法。

本实验重点就是注意事项，通过本次实验不仅仅掌握了本实验仪器的注意事项，并且了解了对于实验仪器的注意事项分析方法。

关键词机械泵，扩散泵，真空计，高真空正文1643年，意大利物理学家托里拆利(E.Torricelli)首创著名的大气压实验，获得真空。

1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名的马德堡半球试验。

真空技术在工业生产和科学研究中广泛的应用。

真空技术主要包括真空的获得、测量和检查漏气等方面的内容。

目前，真空技术在近代尖端科学技术，如高能粒子加速器、大规模集成电路、表面科学、薄膜技术、材料工艺和空间技术等工作中都占有关键的地位，在一般工业生产中的应用则种类繁多，包括化学工业、医学工业、制盐制糖工业、食品工业、电子工业等。

一、原理简析及仪器设备简介真空状态下气体的稀薄程度称为真空度，通常用压力值表示。

真空度越高，气体压强越低，气体分子越稀少。

根据压强值的不同，大致可分为五个区域：粗真空760～10托，低真空10～10-3托，高真空10-3～10-8托，超高真空10-8～10-12托，极高真空小于10-12托。

（一）真空的获得实验中利用机械泵和扩散泵来获得高真空状态。

下面对它们进行一下简单的介绍。

1．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。

机械泵目前常用的是旋片式机械泵。

使用机械泵时应注意：①应经常保持油位在油标线附近，以保持其良好的密封性。

②开启机械泵时，应保证电源之三相均有良好的电接触，应使转子转动方向与箭头方向一致(顺时针)，不得反转。

③保持泵内清洁，防止异物落入。

④泵运转过程中，操作者不得离开，一旦电源发生故障应及时处理。

竭诚为您提供优质文档/双击可除低真空获得与测量实验报告篇一：真空获得和测量实验报告真空获得和测量实验报告物理11211180243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2.5×10分子数∕cm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：1.013×10∧5～1.333×10∧3pa;（2）低真空：1.333×10∧3～1.333×10∧-1pa;（3）高真空：1.333×10∧-1～1.333×10∧-6pa;（4）超高真空:1.333×10∧-6～1.333×10∧-10pa;（5）极高真空:＜1.333×10∧-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（300～500），故能有效的带走气体分子。

真空的获得和测量一、 实验目的1．了解基本的真空系统的结构2．了解低真空的获得设备－机械泵的原理及使用3．了解热传导真空计、U型真空计、高频火花真空测定仪的原理及使用二、 实验原理真空系统是指压强小于1个大气压的系统。

1．真空的获得（1） 机械泵课件中有详细的介绍，该部分内容要求学生自学。

（2） 扩散泵（本次实验中并未使用，给学生简单介绍）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（300～500），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。

2．真空的测量测量真空的仪器种类很多，本实验选用U型压力计、热偶真空计和高频电火花真空测定仪。

（1） 水银U型压力计构造简单，无需校准，可以在气压不太低时使用。

一般压力计一端封闭，另一端接入真空系统，封闭断为真空，这样压力计可直接指示总压力，两边水银柱的高度差即为总压力。

对于精密工作则需进行温度修正。

对于压力较低（低于103Pa）的测量，油压力计比水银压力计更精确，因为油的密度低得多，绝对压力由下式给出P=ρ油gh式中h是油压力计的读数。

（2） 热偶真空规的原理是利用在低气压下气体的热导率与压强之间的依赖关系。

在玻璃管中封入加热丝及两根不同金属丝制成一对热电偶。

当加热丝通以恒定的电流时，热丝的温度一定，当气体压强降低时，O点温度升高，则热电偶两端的热电动势增大，由外接毫伏计读出电压升高，压强与热电动势并非线性关系。

热偶真空计的测量范围大约在100～10-1Pa之间，它不能测量再低的压强，这是因为当压强更低时，热丝的温度较高，此时气体分子热传导带走的热量很小，而由热丝引线本身产生的热传导和热辐射这两部分不再与压强有关，因此就达到了测量下限。

（3） 高频电火花真空测定仪（捡漏仪）是一种粗略测量玻璃真空系统的仪器，接通电源后，调节放电火花间隙，当产生击穿放电时，将高频放电探头在被抽容器处不停的移动。

真空的获得与测量摘要真空技术主要包括真空获得、测量及检漏。

对于不同的真空范围，分别采用不同的仪器设备。

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。

高频火花探漏器可用以判断非金属部件是否漏气，并可粗略地估计一定的真空范围。

关键字真空的获得真空的测量真空检漏引言“真空”泛指低于一个大气压的气体状态。

目前，真空技术在近代尖端科学技术，如高能粒子加速器、大规模集成电路、表面科学、薄膜技术、材料工艺和空间技术等工作中都占有关键的地位，在一般工业生产中的应用则种类繁多，包括化学工业，医学工业，制盐制糖工业，食品工业，电子工业等。

超高真空还促进了半导体器件、大规模集成电路和超导材料、纳米材料等的发展。

为了了解真空技术的基本知识，掌握高真空的获得和测量的基本原理和方法，我们进行真空技术的基本功训练。

正文一、真空技术的发展1643年，意大利物理学家托里拆利发现，真空和自然空间有大气和大气压力存在。

1650年，德国的盖利克制成活塞真空泵。

1654年，他在马德堡进行了著名的马德堡半球试验，这个试验证明，空间有大气存在，且大气有巨大的压力。

19世纪中后期，英国工业革命的成功，促进了生产力和科学实验发展，同时也推动了真空技术的发展。

1850年和1865年，先后发明了汞柱真空泵和汞滴真空泵，从而研制成了白炽灯泡（1879）、阴极射线管（1879）、杜瓦瓶（1893）和压缩式真空计（1874）。

压缩式真空计的应用首次使低压力的测量成为可能。

20世纪初，真空电子管出现，促使真空技术向高真空发展。

1935～1937年发明了气镇真空泵、油扩散泵和冷阴极电离计。

这些成果和1906年制成的皮拉尼真空计至今仍为大多数真空系统所常用。

1940年以后，真空应用扩大到核研究（回旋加速器和同位素分离等）、真空冶金、真空镀膜和冷冻干燥等方面，真空技术开始成为一个独立的学科。

第二次世界大战期间，原子物理试验的需要和通信对高质量电真空器件的需要，又进一步促进了真空技术的发展。