Orphus

Билет 62 2008 Термодинамика 2 семестр

Ионизационный манометр

Он представляет собой трёхэлектродную лампу: катод, спираль анод (+200В), коллектор (-50В), соединённый с выводом для измерения ионного тока. Электроны испускаются накалённый катодом и увлекаются электрическим полем к аноду, имеющему вид редкой спирали. Проскакивая за её витки, электроны замедляются полем коллектора и возвращаются к катоду, а от него вновь увлекаются к аноду. Прежде чем осесть на аноде, они успевают много раз пересечь пространство между катодом и коллектором. На своём пути электроны ионизируют молекулы газа. Образованные ионы притягиваютс полем коллектора и определяют его ток, который пропорционален плотности газа и поэтому может служить мерой давления. Вероятность ионизации зависит от рода газа. Калибровка манометра верна, если остаточным газом является воздух.

Накалённый катод перегорает, если давление в системе превышает е-3 торр.

При измерении нить накала, окружающие её электроды и стенки стеклянного баллона могут десорбировать поглощённые ранее газы. Это приводит к неверным показаниям. Поэому перед измерениями ионизационный манометр прогревается (обезгаживается) в течение 10-15 мин. при нагреве пропускается ток через спиральный анод лампы.

Электрооткачка

Производительность насоса определяется скоростью откачки W (л/с). Скорость откачки форвакуумного насоса равна ёмкости воздухозаборной камеры, умноженной на число оборотов в секунду.

Рассмотрим обычную схему откачки. Расделим вакуумную систем на две части: "откачиваемый объём" (в состав которого включим используемую для работы часть установки) и "насос", к которому, кроме самого насоса, отнесём трубопроводы и краны. Обозначим Q_д количество газа, десорбирующегося с поверхности откачиваемого объёма в единицу времени, через Q_и - количество газа, проникающего в единицу времени в этот объём извне - через течи. W - скорость откачки, Q_н -поток газа, поступающего из насоса назад в откачиваемую систему. Будем измерять Q в единицах PV. Основное уравнение, описывающее процесс откачки, имеет вид.

-VdP = (PW - Q_д - Q_н - Q_и)dt

Левая часть равна убыли газа в откачиваемом объёме V, а правая определяет количество газа, уносимого насосом и прибывающего за время dt. При достижении предельного вакуума dP/dt = 0, так что Р_пр W = Q_д + Q_н + Q_и.

W = (Q_д + Q_н + Q_и)/P_пр

В наших условиях все Q, а также W можно считать постоянными. Уравнение можно проинтегрировать и получить

P - P_пр = (P0 - P_пр)exp(-Wt/V), где Р0 - начальное давление. Оно обычно велико по сравнению с Р_пр, поэтому можно записать, что

Р = P0 exp(-Wt/V) + P_пр.

Постоянная времени откачки тау = V/W является мерой эффективности откачной системы.

Рассмотрим теперь, чем определяется скорость откачки системы. Закон сложение пропускных способностей аналогичен закону сложения проводимостей (в молекулярном, но не вязкостном течении).

1/W = 1/W_насоса + 1/C1 + 1/C2 + ... , С - пропускные способности элементов вакуумной системы. С столь же сильно влияет на производительность откачки, как и эффективность насоса.