История развития вакуумной техники

Содержание

Введение

1. История развития вакуумной техники

1.1 Применение вакуума в науке и технике

2. Методика расчета вакуумной системы

2.1 Выбор высоковакуумного насоса

2.2 Выбор низковакуумного насоса

3. Выбор манометров

4. Расчет натеканий в вакуумной системе

5. Выбор течеискателя

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время вакуумную технику широко используют в различных отраслях промышленности для обеспечения технологических процессов или обеспечения работы установок различного назначения, а также в установках для имитации космических условий, ускорителях элементарных частиц.

Для получения и сохранения необходимого вакуума необходимо обеспечить герметичность вакуумной системы, так как герметичность конструкции является одним из важнейших условий получения и сохранения заданной среды в рабочих объемах различных систем и изделий.

Разработка новых технологических процессов, обеспечиваю­щих техническое перевооружение основных отраслей производст­ва, тесно связана с вакуумной техникой.

Новые типы полупроводниковых структур, особо чистые мате­риалы, сплавы, специальные покрытия изготавливаются в ваку­уме. Вакуум является идеально чистой технологической средой, в которой можно осуществить электрохимические и электрофизи­ческие процессы при изготовлении изделий микроэлектроники.

История развития вакуумной техники.

До середины XVII в. понятие «вакуум», в переводе с латин­ского означающее пустоту, использовалось лишь в философии. Древнегреческий философ Демокрит одним из «начал мира» выб­рал пустоту. Позднее Аристотель вводит понятие эфира — неощу­тимой среды, способной передавать давление. В этот период зна­ния о свойствах разреженного газа еще отсутствовали, но вакуум уже широко использовался в водоподъемных и пневматических устройствах.

Научный этап развития вакуумной техники начинается с 1643 г., когда в Италии Э. Торричелли, ученик знаменитого Г. Га­лилея, измерил атмосферное давление. В 1672 г. в Германии О. Герике изобрел механический поршневой насос с водяным уп­лотнением, что дало возможность проведения многочисленных ис­следований свойств разреженного газа. Изучается влияние ваку­ума на живые организмы. Опыты с электрическим разрядом в ва­кууме привели вначале к открытию электрона, а затем и рент­геновского излучения. Теплоизолирующие свойства вакуума по­могли создать правильное представление о способах передачи теплоты и послужили толчком для развития криогенной тех­ники.

Успешное изучение свойств разреженного газа обеспечило воз­можность его широкого технологического применения. Оно нача­лось с изобретения в 1873г. первого электровакуумного прибо­ра — лампы накаливания с угольным электродом — русским уче­ным А. Н. Лодыгиным и открытием американским ученым и изоб­ретателем Т. Эдисоном в 1883 г. термоэлектронной эмиссии. С это­го момента вакуумная техника становится технологической осно­вой электровакуумной промышленности.

Расширение практического применения вакуумной техники со­провождалось быстрым развитием методов получения и измере­ния вакуума. За небольшой период времени в начале XX в. были изобретены широко применяемые в настоящее время вакуумные насосы: вращательный (Геде, 1905), криосорбционный (Д. Дьюар, 1906), молекулярный (Геде, 1912), диффузионный (Геде, 1913). Аналогичные успехи были достигнуты и в развитии способов из мерения вакуума. К U-образному манометру Торричелли добави­лись компрессионный (Г. Мак-Леод, 1874), тепловой (М. Пирани, 1909), ионизационный (О. Бакли, 1916).

Одновременно совершенствуются научные основы вакуумной техники. В России П. Н. Лебедев (1901) впервые использует в своих опытах идею удаления остаточных газов с помощью ртут­ного пара. В этот же период исследуются фундаментальные свойства газов при низких давлениях, течение газов и явления переноса (М. Кнудсен, М. Смолуховский, И. Ленгмюр, С. Дешман).

До 50-х годов существовало мнение, что давления ниже Ю-6 Па получить невозможно. Однако работы американских уче­ных Ноттингема (1948) по измерению фоновых токов ионизацион­ного манометра и Альперта (1952) по созданию ионизационного манометра с осевым коллектором расширили диапазон рабочих давлений вакуумной техники еще на три-четыре порядка в об­ласть сверхвысокого вакуума.

Для получения сверхвысокого вакуума изобретают новые на­сосы: турбомолекулярный (Беккер, 1958), магниторазрядный (Джепсен и Холанд, 1959); совершенствуются паромасляныё и криосорбционные насосы.

При измерении низких давлений применяются анализаторы парциальных давлений, с помощью которых определяют состав и давление каждой компоненты остаточных газов. Сверхвысоковакуумные системы потребовали для обеспечения их надежной сбор­ки и эксплуатации разработки чувствительных методов опреде­ления натеканий в вакуумных системах: масс-спектрометрического, галоидного и др. Для снижения газовыделения вакуумных конструкционных материалов начинает применяться высокотем­пературный прогрев всей вакуумной установки. Вакуумные систе­мы изготавливают цельнометаллическими, разрабатывают конст­рукции сверхвысоковакуумных уплотнений, вводов движения и электрических вводов в вакуум. Совершенствуются технологиче­ские методы получения неразъемных соединений металла со стек­лом, электронно-лучевая и газовая сварка. В 60-х годах успеш­ное развитие вакуумной техники привело к разработке стохасти­ческих методов расчета вакуумных систем.

Достижения криогенной техники в получении низких темпера­тур нашли применение в технологии получения вакуума. Крио­генные вакуумные насосы начали применять в научных исследо­ваниях, а затем и в промышленности. Разработка откачных средств, не загрязняющих откачиваемый объект, открыла новые перспективы для применения вакуумной техники.