Experimentální metody EVF I.: Vysokovakuová čerpací jednotka



Podobné dokumenty
Základy vakuové techniky

Vybrané technologie povrchových úprav. Základy vakuové techniky Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

Primární etalon pro měření vysokého a velmi vysokého vakua

Konstrukce vakuových zařízení

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

Přednáška 5. Martin Kormunda

T- MaR. Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. Teorie měření a regulace. Podmínky názvy. 1.c-pod. ZS 2015/ Ing. Václav Rada, CSc.

Úloha 5: Spektrometrie záření α

Měřicí přístroje a měřicí metody

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 11: Termická emise elektronů

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Univerzita obrany. Měření součinitele tření potrubí K-216. Laboratorní cvičení z předmětu HYDROMECHANIKA. Protokol obsahuje 14 listů

4. prosince účely tohoto měření beru tuto hodnotu jako přesnou. Chyba určení je totiž vzhledem k chybám určení jiných veličin zanedbatelná.

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Millikanův experiment

Elektronické praktikum EPR1

LINEÁRNÍ ROVNICE S ABSOLUTNÍ HODNOTOU

1.1. Metoda kyvů. Tato metoda spočívá v tom, že na obvod kola do vzdálenosti l od osy

pracovní list studenta Struktura a vlastnosti plynů Stavová rovnice ideálního plynu Vojtěch Beneš

Závislost odporu termistoru na teplotě

Fyzikální praktikum III

Teorie měření a regulace

Přednáška 8. Vývěvy s proudem pracovní tekutiny: vodní vývěva, ejektorové a difúzní vývěvy. Martin Kormunda

Experimentáln. lní toků ve VK EMO. XXX. Dny radiační ochrany Liptovský Ján Petr Okruhlica, Miroslav Mrtvý, Zdenek Kopecký.

Rozšíření rozsahu miliampérmetru a voltmetru, cejchování kompenzátorem

Základní pojmy a jednotky

Graf I - Závislost magnetické indukce na proudu protékajícím magnetem. naměřené hodnoty kvadratické proložení. B [m T ] I[A]

Experimentální metody EVF II.: Mikrovlnná

VYUŽITÍ MULTIFUNKČNÍHO KALIBRÁTORU PRO ZKRÁCENOU ZKOUŠKU PŘEPOČÍTÁVAČE MNOŽSTVÍ PLYNU

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Studium ohybových jevů v laserovém svazku

d p o r o v t e p l o m ě r, t e r m o č l á n k

Měřící a senzorová technika

3.5 Ověření frekvenční závislosti kapacitance a induktance

Měření odporu ohmovou metodou

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.IV

Systém vykonávající tlumené kmity lze popsat obyčejnou lineární diferenciální rovnice 2. řadu s nulovou pravou stranou:

Korekční křivka napěťového transformátoru

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Speciální praktikum z abc

SEZNAM POKUSŮ TEPLO 1 NÁVODY NA POKUSY MĚŘENÍ TEPLOT. Měření teplot. Používání teploměru. (1.1.) Kalibrace teploměru. (1.2.

VŠB TUO Ostrava. Program 3. Kontrola manometru

Fyzikální praktikum I

Vakuová fyzika a technika

2. Vyhodnoťte získané tloušťky a diskutujte, zda je vrstva v rámci chyby nepřímého měření na obou místech stejně silná.

Úloha č.1: Stanovení molární tepelné kapacity plynu za konstantního tlaku

1. Okalibrujte pomocí bodu tání ledu, bodu varu vody a bodu tuhnutí cínu:

PŘENOS KYSLÍKU V BIOTECHNOLOGII. Úvod. Limitace metabolismu kyslíkem

plynu, Měření Poissonovy konstanty vzduchu

ÚLOHA S2 STATICKÁ CHARAKTERISTIKA KONDENZÁTORU BRÝDOVÝCH PAR

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Mˇ eˇren ı ˇ cetnost ı (Poissonovo rozdˇ elen ı) 1 / 56

Validace sérologických testů výrobcem. Vidia spol. s r.o. Ing. František Konečný IV/2012

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 7: Rozšíření rozsahu miliampérmetru a voltmetru. Cejchování kompenzátorem. Abstrakt

Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce

Chyby a neurčitosti měření

Metrologie hmotnosti

MĚŘENÍ RELATIVNÍ VLHKOSTI. - pro měření relativní vlhkosti se používají metody měření

1. Stanovte a graficky znázorněte charakteristiky vakuové diody (EZ 81) a Zenerovy diody (KZ 703).

přesnost (reprodukovatelnost) správnost (skutečná hodnota)? Skutečná hodnota použití různých metod

Praktikum III - Optika

Testování fotokatalytické aktivity nátěrů FN z hlediska jejich schopnosti odbourávání polutantů ze vzduchu dle následujících ISO standardů:

Převodní charakteristiku sensoru popisuje následující vzorec: C(RH)=C 76 * [1 + HK * (RH 76) + K] (1.1)

přístroje pro měření tlaku

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Kapitola Hlavička. 3.2 Teoretický základ měření

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologíı Ústav automatizace a měřicí techniky v Brně

Pohyb tělesa po nakloněné rovině

7 Tenze par kapalin. Obr. 7.1 Obr. 7.2

.100[% ; W, W ; V, A, V, A]

Laboratorní úloha Měření charakteristik čerpadla

3. Diskutujte výsledky měření z hlediska platnosti Biot-Savartova zákona.

1. Okalibrujte pomocí bodu tání ledu, bodu varu vody a bodu tuhnutí cínu:

3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj

9. Struktura a vlastnosti plynů

Počet atomů a molekul v monomolekulární vrstvě

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Úloha 5: Charakteristiky optoelektronických součástek

1. Změřte modul pružnosti v tahu E oceli z protažení drátu. 2. Změřte modul pružnosti v tahu E oceli a duralu nebo mosazi z průhybu trámku.

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

DMP 331 / 333 Snímače relativního a absolutního tlaku

Experimentální realizace Buquoyovy úlohy

Při reálném chromatografickém ději nikdy nedojde k ustavení rovnováhy mezi oběma fázemi První ucelená teorie respektující uvedenou skutečnost byla

INTEGROVANÁ STŘEDNÍ ŠKOLA TECHNICKÁ BENEŠOV. Černoleská 1997, Benešov. Elektrická měření. Tematický okruh. Měření elektrických veličin.

Úloha 5: Kalibrace rtuťového teploměru plynovým varu vody

I Mechanika a molekulová fyzika

Laboratorní úloha č.8 MĚŘENÍ STATICKÝCH A DYNAMICKÝCH CHARAKTERISTIK

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úlohač.5 Název: Měření osciloskopem. Pracoval: Lukáš Ledvina

Kontrola pístového kompresoru

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

du dq dw je totální diferenciál vnitřní energie a respektive práce. Pokud systém může konat pouze objemovou práci platí OCHV

Automatické testování netěsností vzduchem. Přístroje JWF na testování netěsností, série 400

Charlesův zákon (pt závislost)

Experimentální metody

3. STANOVENÍ RYCHLOSTI PROPUSTNOSTI PRO PLYNY U PLASTOVÝCH FÓLIÍ

Chyby měření 210DPSM

1 Základní pojmy a vztahy

Návrh a realizace úloh do Fyzikálního praktika z mechaniky a termiky

VYUŽITÍ A VALIDACE AUTOMATICKÉHO FOTOMETRU V ANALÝZE VOD

pracovní list studenta

Transkript:

Experimentální metody EVF I.: Vysokovakuová čerpací jednotka Vypracovali: Štěpán Roučka, Jan Klusoň, Vratislav Krupař Zadání Seznámit se s obsluhou vysokovakuové aparatury čerpané rotační a difúznívývěvouauvéstjidochodu. Okalibrovat expansní objem metodou statické expanze. Okalibrovat jehlový ventil metodou konstantního objemu. Změřit čerpací rychlost difúzní vývěvy dynamickou metodou v závislosti na tlaku. Teoretický úvod Proud plynu Q je definován vztahem Q= dpv dt. (1) Kde p resp. V značí tlak resp. objem. V případě konstantního objemu můžeme psát Q=V dp dt. (2) Čerpací rychlost je definována vztahem S= Q p = V p dp dt. (3) V případě měření čerpací rychlosti dynamickou metodou platí, že proud plynu způsobený netěsnostmi a desorpcí je po ustanovení rovnováhy roven proudu odcházejícímu do vývěvy. Pro čerpací rychlost potom v našem experimentu platí S= Q + Q D p, (4) kde Q jeproudplynujehlovýmventilema Q D jedesorpčníproud.desorpční proudlzeurčitzpodmínkyrovnováhypřimeznímtlakuvývěvy p m Q D = p m S(p p ), (5) 1

ze které po dosazení do vztahu(4) dostaneme S= Q p p m, (6) přičemžjsmenahradili p m S(p m )za p m S(p),coždávápřibližněsprávnýdesorpční proudprotlaky p p m.provelkétlakyjetatokorekcezanedbatelnáazáměnu tedy můžeme provést. Měření Obrázek 1: Schéma vakuového systému Uvedení aparatury do provozu Schéma použité aparatury je uvedeno vobrázku1.aparaturasestávázexpanznínádobyoobjemu V anádobyo známém objemu V. K čerpání je užito difúzní vývěvy předčerpávané rotační olejovou vývěvou. Ke sledování tlaku v aparatuře slouží Piraniho vakuometry T 1 at 2 apenningůvvakuometrt 3. Před spuštěním difúzní vývěvy je nutné aparaturu evakuovat pomocí rotační vývěvy. Dosažení předvakua přibližně 3 Pa potřebného ke spuštění difúznívývěvykontrolujemepomocípenningovavakuometrut 1 (přesnou hodnotu požadovaného předvakua udává výrobce dané vývěvy). Expanzní nádoba je k rotační vývěvě připojena dvěmi větvemi, při spuštěné difúzní vývěvě však tyto větve nesmí být otevřeny současně. Kalibrace expansního objemu Nejprve byl referenční objem V = 2.97 l evakuovánnatlakřádově1 4 Pa.Dozkoumanéhoobjemu V potombyl připuštěnvzduch,přičemžbylodosaženotlaku p =2.kPa.Popropojení 2

objemů V a Vsetlakuvnitřsystémuustálilnahodnotě p 1 =(1.5±.2)kPa. Zestavovérovniceideálníhoplynulzeodvoditvztahproobjem V V = V Dle vztahu(7) potom byl určen objem expansní nádoby p 1 p p 1. (7) V =(9 ±4) l. (8) KměřenítlakubylovyužitonepřílišpřesnéhoPiranihovakuometruT 2,výsledky jsou proto pouze orientační. Kalibrace ventilu Vzhledem ke stavu aparatury nebylo možné proměřit kalibraci ventilu. Namísto toho byla použita data z předchozích měření. Zezávislostítlakunačasevobrázcích4až11přirůznýchpoloháchventilu x lze určit proudy plynu do aparatury. Při nejnižších tlacích se projevuje pokřivení závislostí způsobené desorpčním proudem. Při vyšších tlacích je však desorpční proud kompenzován adsorpcí. Směrnici tedy určujeme fitováním lineární části závislosti. Oblasti linearity použité k fitování jsou v obrázcích znázorněny šipkami. Užitím vztahu(2) byly směrnice závislostí přepočteny na proud plynu. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 1. Nejistota v určení proudu plynu je dána nejistotou určení objemu expanznínádobyanabývátedyhodnotzhruba4%.případnáchybabyvšak způsobila pouze změnu závislosti o konstantní faktor a ne změnu tvaru. Z naměřených dat lze usoudit, že při poloze ventilu 2 dílky ještě ventil nebyl otevřen, nebot závislost je prakticky shodná se závislostí v nulové poloze. Tento jev lze přisoudit nesprávnému seřízení ventilu, bohužel jsme neměli možnost tato data ověřit. Kalibrační závislost proudu plynu na poloze byla pro potřeby dalšího zpracování aproximována parabolou s nulovým absolutním a lineárním členem.výsledkemjevztahpropřepočetpolohyventilu xnaproudplynu Q Q [Pa l s 1 ]=(.23 ±.12) (x[díl]) 2. (9) Naměřená kalibrační data přibližně splňují parabolickou závislost. Vzhledem k nízké přesnosti měření nemá smysl uvažovat složitější závislosti. Měření čerpací rychlosti Dále bylo provedeno měření čerpací rychlosti difúzní vývěvy v závislosti na tlaku dynamickou metodou. Při zapnuté vývěvě byly nastavovány ruzné polohy ventilu. Polohy ventilu nebyly nastavovány 3

[díl] dp/dt[pa s 1 ] Q[Pa l s 1 ] (4.28 ±.2) 1 3.4 2 (4.8 ±.2) 1 3.4 5.876 ±.3 7.8 9 2.872 ±.4 25 14 2.632 ±.7 23 16 4.164 ±.9 37 2 8.71 ±.2 78 25 15.37 ±.7 138 Tabulka 1: Kalibrace stupnice jehlového ventilu Q [Pa l s 1 ] 14 12 1 8 6 4 2 5 1 15 poloha ventilu[díl] naměřená data aproximující parabola 2 25 Obrázek 2: Kalibrační křivka jehlového ventilu monotónně, aby se eliminovala hystereze vakuového systému. Naměřené hodnotytlakuvzávislostinapolozeventilujsouuvedenyvtabulce2.sužitím vztahu(6) a kalibrační závislosti(9) byla určena závislost čerpací rychlosti Snatlaku.Meznítlakbylurčenjaktlakpřinulovémotevřeníventilu.Graf této závislosti je vynesen v obrázku 3. Hodnoty čerpací rychlosti pro polohy ventilua3dílynebylydografuzakresleny,nebot tlakvaparatuřebyl roven meznímu tlaku, což znemožňuje výpočet dle vztahu(6). Jak již bylo uvedeno, je to zřejmě způsobeno tím, že ventil se v těchto polohách ještě nezačal otevírat. Diskuse Zásadní nepřesnost celého měření spočívá v nepřesném určení velikosti expanzního objemu. Tu by bylo možné eliminovat přesnějším měřením tlaku, nebo například určit objem z geometrie aparatury. 4

x[díl] x[díl].4 2.4 5.5 18.27 1.4 14.15 7.15 16.2 11.6 12.9 15.16 6.13 13.11.4 17.21 9.3 21.6 3.4 22 3.1 Tabulka 2: Závislost tlaku na poloze ventilu při čerpání difúzní vývěvou 1 3 S[l s 1 ] 1 2 1 1 1 1 3 1 2 1 1 1 1 1 Obrázek 3: Čerpací rychlost difúzní vývěvy v závislosti na tlaku 5

Přesnost ostatních výsledků tedy může být značně vychýlena, kvalitativní tvary pozorovaných závislostí však touto možnou chybou nejsou ovlivněny. Mírná zubatost tlakové závislosti čerpací rychlosti může být způsobena hysterezí systému, nebot nekteré hodnoty byly získány při klesajícím tlaku, zatímco jiné při stoupajícím. Při nižších tlacích přesnost ještě snížena velkou relativní chybou rozdílu p p m vevztahu(6). Závěr Naučili jsme se základy práce s difúzní vývěvou předčerpávanou rotační vývěvou. Na základě dodaných dat byla provedena kalibrace jehlového ventilu metodou konstantního objemu. Dynamickou metodou byla změřena závislost čerpací rychlosti difúzní vývěvy na tlaku. 6

Příloha: Grafy 2.5 2 1.5 1.5 5 1 15 2 25 3 35 Obrázek 4: Kalibrace dílu jehlového ventilu 3 2.5 2 1.5 1.5 1 2 3 4 5 6 Obrázek 5: Kalibrace dílu 2 jehlového ventilu 7

18 16 14 12 1 8 6 4 2 5 1 15 2 25 Obrázek 6: Kalibrace dílu 5 jehlového ventilu 45 4 35 3 25 2 15 1 5 5 1 15 2 25 Obrázek 7: Kalibrace dílu 9 jehlového ventilu 4 35 3 25 2 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Obrázek 8: Kalibrace dílu 14 jehlového ventilu 8

14 12 1 8 6 4 2 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 Obrázek 9: Kalibrace dílu 16 jehlového ventilu 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 4 6 8 1 12 14 Obrázek 1: Kalibrace dílu 2 jehlového ventilu 14 12 1 8 6 4 2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 Obrázek 11: Kalibrace dílu 25 jehlového ventilu 9