9

Методические указания

к выполнению лабораторной работы № 2

"Изучение устройства сверхвысоковакуумной установки и порядка работы на ней" по дисциплине "Физические основы вакуумных технологий"

I. Цели лабораторной работы:

• изучение конструкции основных частей (элементов) сверхвысоко - вакуумной лабораторной установки;

• изучение компоновки средств откачки и др. частей установки;

• ознакомление с порядком работы на установке.

2. Общие и теоретические сведения

2.1. Основные определения

Высокий вакуум - вакуум, при котором средняя длина свобод­ного пути молекул газа значительно превышает линейный размер d, существенный для рассматриваемого процесса (например, диаметр вакуумпровода, расстояние между испарителем и подложкой в установке для получения пленок и т. п.). В вакуумных приборах (лампах накаливания, электронновакуумных приборах) и технологических установках упомянутый линейный размер составляет d ~ 10^-2- 10^-1 м. Поскольку средняя длина свободного пути молекул воздуха при 20⁰С

, (1)

высокому вакууму соответствуют давления Р , начиная с 10^-1 -10^-2 Па и ниже.

Сверхвысокий вакуум - вакуум, при котором не происходит за­метного изменения свойств поверхности, первоначально свободной от адсорбированного газа, за время, существенное для рабочего процесса. Время образования мономолекулярного адсорбированного слоя при 20⁰С может быть оценено из выражения

(2)

= , (2)

где: n_ац10¹⁹ м^-2- поверхностная плотность "активных центров" адсорбции;

k - постоянная Больцмана;

Т - абсолютная температура;

v_ - среднеарифметическая скорость теплового движения газовых молекул.

Поскольку для воздуха при температуре Т = 300 К v_ 500 м/с, получаем

= . (3)

Если принять, что для такого процесса как изготовление пленок доста­точно сохранить первоначально чистую поверхность в течение несколь­ких десятков секунд (например, 30 с), то сверхвысокому вакууму будут соответствовать давления ниже 10^-5 Па.

Вакуумная установка состоит из вакуумной системы и устройств, обеспечивающих ее действие, к которым, например, относятся электро­двигатели, нагреватели и т.п.

Вакуумная система - совокупность устройств для создания вакуума (средств откачки), приборов для измерения вакуума, а также сосудов (камер) и связывающих их трубопроводов.

Элементом вакуумной системы называется прибор, сборочная единица или деталь, предназначенные для выполнения определенных функций в вакуумной системе.

Вакуумная, камера - откачиваемый сосуд, в котором создается вакуум, необходимый для различных технологических процессов.