《真空基础知识》课件

学校： 龙岩学院

院系： 物理与机电工程学院

专业： 机械设计制造及其自动化

班级： 11级机械（本）1班

姓名： 柯建坤

学号： 2011043523

简介

真空镀膜

在真空中制备膜层，包括镀制晶态的金属、半导体、绝缘体等单质或化合物膜。虽然化学汽相沉积也采用减压、低压或等离子体等真空手段，但一般真空镀膜是指用物理的方法沉积薄膜。真空镀膜有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。

蒸发镀膜

通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面，称为蒸发镀膜。这种方法最早由M.法拉第于1857年提出，现代已成为常用镀膜技术之一。蒸发镀膜设备结构如图1。

蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。待系统抽至高真空后，加热坩埚使其中的物质蒸发。蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。薄膜厚度可由数百埃至数微米。膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间（或决定于装料量），并与源和基片的距离有关。对于大面积镀膜，常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性。从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程，以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。蒸气分子平均动能约为0.1～0.2电子伏。

蒸发镀膜的类型

蒸发源有三种类型。①电阻加热源：用难熔金属如钨、钽制成舟箔或丝状,通以电流,加热在它上方的或置于坩埚中的蒸发物质（图1[蒸发镀膜设备示意图]

）电阻加热源主要用于蒸发Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。②高频感应加热源：用高频感应电流加热坩埚和蒸发物质。③电子束加热源：适用于蒸发温度较高（不低于2000[618-1]）的材料，即用电子束轰击材料使其蒸发。

【基础知识】真空断路器的结构

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第四章

各种高压断路器的性能和应用

第一节：油断路器（已更新）

第二节：真空断路器（已更新）

第三节：真空断路器的结构

第四节：六氟化硫断路器性质

第五节：六氟化硫断路器的技术参数

真空断路器的结构

真空断路器由真空灭弧室、操动机构、传动机构、底架等组成。真空灭弧由静触头、动触头、屏蔽罩、外壳、波纹管、保护冒、导电杆、端盖板等组成，如图。10kV真空断路器动、静触头之间的断开距离一般为10~15mm

真空灭弧室触头一般采用对接式，易产生出头弹跳现象。为了防止因弹跳激发操作过电压，对触头的材质有特殊要求，并要求在合闸过程中，有足够的初压力和终压力。弹跳时间不应超过2ms。

真空断路器触头的材质要求具有抗熔焊、耐电弧、含水量低、截流水平低等特点。以便能可靠地切合短路电流。一般选用多元合金制作触头。常用的有铜-钨-铋-锆四元合金、铜-钨-镍-锑四元合金，以及铜-碲-硒、铜-铋-铈、铜-铋-铝等合金

真空灭弧室各元件密封在玻璃壳内，玻璃壳本身也起绝缘作用。为了密封动导电杆采用波纹管，它是一个弹性元件，通过它，真空灭弧室在操动机构的作用下可完成分、合闸操作而又不会破坏真空度。

真空断路器在分闸操作时，由于高真空度的高绝缘强度和在极其稀薄的气体中触头间电弧生成的带电粒子迅速扩散，因而在电弧过零熄灭后不致重燃。电弧燃烧过程中的金属蒸气和带电粒子在强烈的扩散中被屏蔽罩所吸附而冷凝。触头的跑弧面上有三条阿基米德螺旋槽，使电弧电流在流经的路线上在触头间产生一横向磁场，使电弧电流在主触头上沿切线方向快速移动，从而降低了触头的温度，减轻了触头的烧损。

真空技术基础知识

真空技术发展到今天已广泛的渗透到各项科学技术和生产领域,它日益成为许多尖端科学、经济建设和人民生活等方面不可缺少的技术基础.作为现代科学技术主要标志的电子技术、核技术、航天技术的发展都离不开真空,反过来它们飞跃前进正在推动真空技术的迅速发展,成为真空科学技术发展史上的三个飞跃阶段,从而使真空技术由原来主要应用领域电真空工业,扩展到低温超导技术、薄膜技术、表面科学、微电子学、航海工程和空间科学等近代尖端科学技术中来.至于在一般工业中应用实在种类繁多,不胜枚举.它涉及冶金、化工、.医药、制盐、制糖、食品等工业都广泛使用真空技术.例如有机物的真空蒸馏,某些溶液的浓缩、析晶、真空脱水、真空干燥等.人们还利用真空中的各种特点,研制生产出真空吊车、电子管、显像管、中子管.就连人们日常生活中使用的灯管、暖水瓶、真空除尘器等都离不开真空技术.

1.真空与真空区域的划分

“真空”是指在给定的空间内,气体分子密度低于该地区大气压下的气体分子密度的稀薄气体状态。不同的真空状态有不同的气体分子密度。在标准状态下，每立方厘米的分子数为2.6870×1019个，而在真空度为10-4帕时，每立方厘米的分子数为3.24×1010个，即使用最现代的抽气方法获得的最高真空度10-13帕时，每立方厘米中仍有3.24×10个分子。所以真空是一相对概念，绝对真空是不存在的。

表1 真空区域的划分、特点与应用

真 空

区 域 物理特点

主要应用 分子密度为

（个/厘米3） 平均自由程

（厘米） 单分子层形成时间（秒）

粗真空

105～103帕 1019～1016 10-6～10-3，

(d为容器的线性R度,下同)粘滞流,气体分子间碰撞为主 10-9～10-6 真空包装、

真空浓缩和脱色、真空成形、真空输运等。

低真空

103～10-1帕 1016～1013 10-3～5

≈d过渡流 10-6～10-3 真空蒸馏、真空干燥和冷冻，真空浸渍、真空绝热、真空焊接等。

实验十 真空的获得与测量

实验目的 1．学习高真空的获得与测量方法。

2．熟悉有关设备和仪器的使用方法。

实验仪器

高真空装置，机器泵，扩散泵，复合真空计，检漏仪。

实验原理 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。

1．高真空的获得

获得真空用真空泵。真空泵按工作条件的不同分

为两类：能够在大气压下工作的真空泵称为初级泵

（如机器泵），用来产生预备真空，需要在预备条件

下才能工作的真空泵称为次级泵（如扩散泵），次级

泵用来进一步提高真空度，获得高真空。

（1）机器泵 一般采用油封转片式机器泵，其

结构如图3－10－1所示，在圆柱形气缸（定子）内

有偏心圆柱作为转子，当转子绕轴转动时，其最上部

与气缸内表面紧密接触，沿转子的直径装有两个滑动

片（简称滑片），其间装有弹簧，使滑动片在转子转

动时与气缸内表面紧密接触，当转子沿箭头所指方向

转动时，就可以把被抽容器内的气体由进气管吸入而

经过排气孔，排气阀排出机械泵。为了减少转动摩擦

和防止漏气，排气阀及其下部的机械泵内部的空腔部

分用密封油密封。机械泵用的密封油是一种矿物油，

要求在机械泵的工作温度下有小的饱和蒸汽压和适当

的粘度，机器泵的极限真空度一般在10－2～10－4mmHg，抽气速率一般为每分钟数十升到数百升。

（2）扩散泵 一般多采用油扩散泵，其结构如图

3－10－2所示，扩散泵是高真空泵，当机器泵的极限

真空度不能满足要求时，通常加扩散泵来获得高真空。

这种泵不能从通常气压下开始工作，只能在低于1Pa

气压下才能工作。因此，必须与初级泵串联使用。

油扩散泵使用的工作液体有许多种，目前广泛使

用的是274号硅油（20℃时饱和汽压为1.3×10－7 Pa）和275号硅油（20℃时饱和汽压

为1.3×10－8 Pa）。 接被抽容器

定子 滑片 油标

弹簧

转子

工作室进汽管放油阀 排气孔

排气阀门 进气滤网

油气分离室

图3－10－1