(实验10)实验报告.docx

实验十 真空系统安装调试姓名：许航学号：141190093姓名：王颖婷 学号：141190083系别：材料科学与工程系 专业：材料物理组号：A9 实验时间：3月16号一、实验流程照图连接真空系统各部件，按真空要求紧固法兰。打开冷却水。开启机械泵4）开启低真空计(皮拉尼计)，记录真空度随时间变化曲线。5）当低真空计读数达到接近1帕时，打开分子泵总电源，按下启动按钮。注意观察分子泵转速随时间的变化，记录真空度随时间变化曲线。6）当分子泵转速达到正常稳定时，开启高真空计(电离规)，记录真空度随时间变化曲线。7）如真空系统未达到预定真空度（1×10-4Pa），检漏并修复。8) 开启充气阀到不同的充气流量大小(由阀上刻度读出)，记录真空度的变化。9）关闭真空计。10）按下分子泵电源之停止键，使分子泵减速。11）当分子泵电源上显示读数<100时，停止机械泵。关闭分子泵总电源，关闭分子泵冷却水。二、实验数据图表及分析1、实验全程真空度变化曲线：（1）真空度随时间变化的曲线分析：a.刚刚开始抽真空时，真空度变化最大，曲线迅速下降；B.60s以后，真空度（气压）的绝对变化值就非常小了，曲线基本与横轴重合。经过对数坐标处理的曲线分析：a.本次实验在260s时开启分子泵，680s时分子泵达到稳定转速，从图中可见，分子泵的抽真空极限明显高于机械泵；b.由于本次实验基座挡板部分漏气，故第一次抽真空数据完全不能使用，最后使用的实验数据为排除故障关闭分子泵放气重做后的数据。2、不同抽真空阶段的曲线（1）机械泵（真空度采用对数坐标）分析：使用机械泵抽真空最初的20s内，真空度有显著而迅速的变化，此后变化非常缓慢。分子泵（转速从低到高，直至稳定，真空度采用对数坐标）分析：a.通过分子泵控制仪显示屏可见，分子泵的转速随时间均匀提高，最终稳定转速；b.分子泵转速由低到高的过程中，真空腔气压并不是均匀地下降，而是呈现快慢交替的状态。（3）分子泵（转速稳定以后，真空度采用对数坐标）分析：分子泵转速稳定以后，真空腔气压基本均匀地下降，极限在2*10^（-4）Pa左右。3、真空度随充气流量的变化分析：充气流量越大，真空度越小（真空腔气压越大），且真空腔气压随充气流量的增大速度逐渐加快。三、思考问题：影响真空系统极限真空度的因素有哪些？答：a.真空系统的气密性（包括法兰螺母的均匀性、紧固程度，以及真空腔材料对气体的扩散系数等等）； b.真空泵本身的抽真空极限。如何判断真空系统是否漏气？答：a. 将耳部贴近法兰，如果听到漏气声，则该处漏气，且漏气量往往较大；b. 用注射器将少量无水乙醇或丙酮注射到法兰接缝处，如果真空度发生变化，就说明该处漏气。简述实验中出现的三种真空法兰标准。答：（1）CF法兰：CF真空接头是适用于超高真空场合的接头，是一种金属静密封，可以承受高温烘烤；（2）KF法兰：KF是应用在真空系统中的一种快卸法兰。它由以下几个元件构成：两个成对称分布的KF法兰、密封圈、定心支架、卡箍。不需要使用别的工具，只要简单地用手拧动蝶形螺母就可以松开或压紧联接；（3）ISO法兰：ISO法兰和配管可用于从大气压到高真空，经常装拆的各种系统装置中，一般管子的直径超过50mm（2英寸）。为什么分子泵要有一个加速、减速过程？关分子泵能时能够直接切断总电源吗？答：（1）在初始的低真空度的情况下，转速过快可能导致叶片损坏，所以需要一个逐渐加速的过程；在真空腔抽至高真空的情况下，分子泵叶片两侧就有了一定的压强差，此时若突然将速度降至很低，则压强差会对叶片造成损伤，因此需要一个逐渐减速的过程。（2）不能直接切断总电源。如果直接切断总电源，则可能导致润滑油分子倒吸，污染分子泵叶片，甚至污染真空腔。附：组装图附：组装图装置实景图：附：实验数据时间(s)气压（Pa）0120010110020110030620404005077603070208016901410013120121401116011180102009.82209.524092607.72904.33203.73502.23801.74000.654200.424400.384600.284800.15000.0245200.01540000375800002162000014660000117000.0017300.000997600.000947900000878500.000848800.000829100.000799400.000779700.0007510000.0007410300.0007210600.000710900.0006911200.0006811500.0006611