Vybrané technologie povrchových úprav. Vakuum 2. Část Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

Transkript

1 Vybrané technologie povrchových úprav Vakuum 2. Část Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

2 Základní parametry vývěv Mezní tlak vývěvy p mez Tlak na výstupu vývěvy, od kterého je schopna funkce p 0 Čerpací schopnost vývěvy S (m 3 /hod) nebo (l/s) Trvalost nebo dočasnost čerpací schopnosti

3 Přehled běžných vývěv Zeleně oblast použití Modře s vymrazovačkou Růžově neschopné trvalého chodu

4 Rotační vývěva P o = 0,1 MPa, p mez = 10-2 Pa

5 Rootsova vývěva P o = 10 3 Pa P mez = 10-3 Pa

6 Trochoidní vývěva

7 Turbomolekulární vývěva 1 vstupní hrdlo 2 vstupní šoupátko 3 stator 4 rotor 5 výstupní hrdlo 6 vysokootáčkové ložisko 9 hnací elektromotor P o = 10 Pa P mez = 10-7 Pa

8 P o = 1 Pa P mez = 10-6 Pa 1 nádoba s olejem 2, 3, 4 jednotlivé stupně vývěvy 5 vstupní prostor 6 chlazení 7 výstupní prostor 8 jednotlivé přepážky 9 olej 10 ohřívací těleso Difuzní vývěva

9 Možná zlepšení Připouštění plynu Gasballast snaha zabránit kondenzaci vody v oleji rotační vývěvy Vymrazování par plynů brání zpětnému průniku par

10 Vakuometry

11 Mechanický vakuometr Rozsah 10 5 až 10 Pa Aneroid nebo dutá spirála, spojená s vakuovou nádobou Snímá se změna rozměrů vnějším tlakem

12 Termočlánkový vakuometr Také Pirani Rozsah 10 3 až 10-2 Pa Žhavená elektrická spirála, u které se snímá její elektrický odpor, závislý na teplotě a tedy tlaku

13 Penningův vakuometr Rozsah 10 až 10-5 Pa Stejnosměrný výboj v magnetickém poli B směr magnetického pole 1 válcová elektroda 2 dvojitá rovinná elektroda Pohyb iontů plynu po spirále, proto pro vyšší tlaky

14 Ionizační vakuometr Rozsah 1 až 10-7 Pa Měří se ionizační proud mezi dvěma elektrodami

15 Mc Leodův vakuometr Rozsah 10 3 až 10-5 Pa Náplň je rtuť, izotermický děj zmenšování objemu Vlevo na počátku měření Vpravo při ukončování měření 1 prostor, do kterého je stlačen plyn 2 stupnice vakuometru Ke kalibraci dalších vakuometrů

16 Hledání netěsností přetlakové metody Jsou použitelné u těch vakuových zařízení, ve kterých můžeme použít přetlak. Mýdlové bubliny - Citlivost až 10-2 Pa l / s Olejové bubliny - Citlivost až 10-4 Pa l / s

17 Hledání netěsností podtlakové metody Používají se přímo vakuometry, využívá se změna jejich údaje při změně plynu, který natéká netěsností. Pirani - s ofukováním vhodným plynem (He, Ne, vodík).. citlivost až 10-3 Pa l / s Penning - s ofukováním vhodným plynem (Kr, Ar)... Citlivost až 10-7 Pa l / s Penning nebo Pirani s kapalinou (aceton, benzen, toluen, chl. uhlovodík). Nejprve pokles tlaku než vyplní kapalina kapiláru, pak růst tlaku o řád citlivost až 10-8 Pa l / s

18 Hledání netěsností speciální metody Halogenidový hledač netěsností (sondu představuje žhavený platinový drát o teplotě 900 o C)... Citlivost až 10-4 Pa l / s Heliový hledač netěsností ( hmotový spektrometr, sledující stopy helia v systému)... Citlivost až Pa l / s

19 Hledání netěsností volba podle tlaku

20 Hledání netěsností volba podle citlivosti

21 Zpoždění hledání Doba průniku plynu netěsností řád desetiny až desítky vteřin. To je doba, po kterou je nutné čekat na výsledky zjišťování netěsnosti bez změny místa ofukování, než přejdeme k dalšímu místu. Časová konstanta vakuového systému τ = V / S [s, m 3, m 3 /s], pro optimální výsledky volit dobu ofukování podezřelého místa i dobu čekání na odezvu po skončení ofukování mezi jednou až třemi časovými konstantami.

22 Výpočty vakuových obvodů Převrácená hodnota vakuové vodivosti G je vakuový odpor R Vakuové odpory jednotlivých částí obvodu se sčítají Pro skutečnou čerpací schopnost systému platí 1 / S skut = 1 / S vyv 1 / R

23 Vícestupňový čerpací systém Velmi častá je kombinace rotační a difuzní vývěvy, nebo rotační a Rootsovy vývěvy. Pro rovnovážný stacionární tlak p musí při tomto tlaku být stejné čerpané množství (ne čerpaný objem) u obou vývěv : I 1 = I 2. Zpravidla se předčerpává na tento tlak nízkovakuovou vývěvou celá vakuová komora přes předčerpávací potrubí (obtok), obcházející vysokovakuovou vývěvu )Po dosažení předčerpávacího tlaku se uzavře obtok a začne čerpat vysokovakuová vývěva na plné vakuum. 1 rotační vývěva 2 ventil hlavního čerpání 3 ventil obtoku 4 hlavní ventil komory 5 vymrazovačka 6 difuzní vývěva

24 Vícestupňová vakuová Je možné spojit dvě vakuové komory s různými tlaky, každá bude čerpaná jednou vývěvou Průtok otvorem mezi nimi se v komoře s nižším tlakem k čerpání připočte, ve druhé odečte. Pro získání paprsku elektronů i v nízkém vakuu pomocná komora s vysokým vakuem k emisi elektronů. komora

25 Stupňovité čerpání Je možné také spojit dvě vakuové komory s různými tlaky tak, že budouobě čerpané jednou vývěvou Průtok otvorem mezi nimi se v zadní komoře s nižším tlakem k čerpání připočte, ve druhé odečte.