1.2 Расчет скорости откачки камеры.

1.2.1 Расчет скорости откачки без натекания.

Скорость откачки камеры рассчитывается по следующей формуле:

Р₀ – начальное давление в вакуумной камере,

Р(t) – давление в момент времени t,

P_к - рабочее давление в камере,

V – объем вакуумной камеры,

t – время откачки.

V=29 л

Р₀=10^-2 торр

P_к=10^-8 торр

Необходимое время откачки- 1 мин

Рисунок 4. Зависимость давления в камере от времени без учета натекания

1.2.2 Расчет скорости откачки камеры с учетом постоянного газовыделения.

Приближенно рассчитаем площадь внутренних поверхностей вакуумной камеры. Камера с образцом, объемом 26 литров имеет форму параллелепипеда. Оставшуюся часть колонны представим в виде двух цилиндров радиусом 5,6 см (приближенно считаем что площадь основания цилиндра равна 1 дм²) и общей высотой 30 см.

A=A1+A2=2[xy+xz+yz]+4πr²+2πrl=

=[(36∙30)+(36∙24)+(30∙24)] ∙2+4∙π∙5,6²+2∙π∙5,6∙30=5328+1462,8≈6791 см²

С учетом натекания давление от времени зависит следующим образом:

где q_ср=q_уд∙A, для нержавеющей стали q_уд=9,75∙10^-10 л∙торр/см²∙с.

Диффузионное газовыделение: q_ср=9,75∙10^-10∙6791=6,62∙10^-6 л∙торр/с.

Для оценки порядка скорости откачки камеры воспользуемся графиком зависимости давления от скорости откачки.

Рисунок 5. Зависимость давления от скорости откачки.

Графически определяем необходимую скорость откачки: S_k=60 л/с

Рисунок 6- Зависимость давления от времени при постоянном газовыделении.

Из графика видно, что оптимальная скорость откачки- 60 л/с.

1.2.3 Расчет скорости откачки с учетом переменного газовыделения.

Для случая с переменным натеканием давление от времени зависит следующим образом:

lg(q(t))=A-Bt; A=-8,6; B=4,2∙10^-5

Рисунок 7- Зависимость давления от времени при переменном газовыделении.

Из графика видно, что оптимальная скорость откачки- 75 л/с. При этом время откачки составит не более 30 секунд.

1.2.4 Скорость откачки насоса.

Формула для расчета скорости откачки насоса: S_н=1,5∙S_k=1,5∙75=112,5 л/с

1.2.5 Расчет проводимости.

Для расчета проводимости необходимо применить основное уравнения вакуумной техники:

Следовательно: U_∑= S_kS_н/( S_н-S_к)=75∙112,5/37,5=225 л/с

Зная, что проводимость с учетом проводимости азотной ловушки и затвора равна:

U_∑=U∙0,8 → U=225 /0,8=281,25 л/с=0,28125 м³/с,

где U- проводимость трубопровода.

С учетом ГОСТ 3262 и формулы U=121d³/l определяем параметры трубопровода:

d=150 мм (выбираем из ГОСТа);

l= 121d³/ U = (121∙0,15³)/0,28125=1,452 м =1452 мм – максимально допустимая длина трубопровода.

Зависимость давления в камере от времени с учетом газовыделения представлена на следующем графике:

Как видно из графика, через рекомендуемое время после начала откачки 60 секунд давление в вакуумной камере достигает значения 2∙10^-8 торр, а через 85 секунд давление опускается до значения 1,02∙10^-8 торр.