Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Technika wysokiej próżni „Basic vacuum technology” Chapter 1,2.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Technika wysokiej próżni „Basic vacuum technology” Chapter 1,2."— Zapis prezentacji:

1 Technika wysokiej próżni „Basic vacuum technology” Chapter 1,2

2 Jednostki i zakresy próżni  Jednostki  1 mbar = 100 Pa  1 Torr = 131,6 Pa = 1 mm Hg  1 mbar = 0,76 Torr  Zakresy  słaba próżnia (LV) od 1013 mbar do 1 mbar  średnia próżnia (MV) od 1 mbar do mbar  wysoka próżnia (HV) od mbar do mbar  ultra wysoka próżnia (UHV) od mbar do mbar i mniej  Rekord próżni Torr (1,3· mbar)

3 Kinetyczna teoria gazów Średnia energia kinetyczna Średnia prędkość Ciśnienie Średnia droga swobodna Impingement rate/Flux Częstość zderzeń Rokład Maxwella-Boltzmanna

4 Gazy w układach próżniowych Gęstość liczbowaŚrednia droga swobodna Impingement rate/Flux p [mbar]n [cm -3 ]l [cm]J [cm -2 s -1 ] 10132,5· ,6· ,9· ,5· ,9· ,5 · ,7·10 3 2,9·10 14 Wartości n, l, J dla różnych p na przykładzie N 2 w 295K  Istotne wielkości wykorzystywane do opisu gazów w próżni

5 Podstawowe zadanie techniki próżniowej  Odpompowanie gazu z komory do zadanej gęstości liczbowej (ciśnienia)  Obniżenie ciśnienia powoduje wydzielanie się gazów. Źródła:  przecieki  parowanie  uwalnianie gazów z wewnętrznych powierzchni  powrót gazów z pompy  Stabilna próżnia jest wynikiem osiągnięcia równowagi dynamicznej między tymi procesami, a procesem usuwania gazu przez pompę

6 Procesy powierzchniowe i wydzielanie gazów  Wzrost stopnia wysycenia powierzchni  adsorpcja  dyfuzja z wnętrza ciała stałego na powierzchnię  Spadek stopnia wysycenia powierzchni  desorpcja  Fizysorpcja, chemisorpcja  Czas życia w stanie zaadsorbowanym  ~exp(H A /RT) H A [kJ/mol] τ [s] 23,2· ,6· ,02 505,8· ,4· ,1· T = 295K

7 Procesy powierzchniowe i wydzielanie gazów  Czas życia w stanie zaadsorbowanym można zmniejszyć poprzez wygrzewanie  ºC, kilka godzin - dni  Ustalanie równowagi adsorpcyjnej  energia sorpcji, temperatura  stopień wysycenia powierzchni  Wielowarstwowa adsorpcja  siła wiązania kolejnych warstw jest z reguły słabsza niż pierwszej  może prowadzić do kondensacji

8 Przepływy gazów  Jednostka ilości gazu mbar l (pV)  Throughput Q [mbar l s -1 ]  Q = pV  przepustowość jest stała w układzie (prawo stałości przepustowości)  daje informację o natężeniu strumienia cząsteczek dN/dt = d/dt(pV/kT) = Q/kT  Szybkość (speed) S [mbar l s -1 ]  S = Q/p [l s -1 ]  zastępuje V w miejscach gdzie strumień objętościowy jest nieróżniczkowalny Q = pS..

9 Przepływy gazów A A’ ciśnienie p1p1. V p2p2 S przepływ gazu

10 Przepływy gazów  Conductance C [l s -1 ]  C = Q / (p 1 – p 2 )  jest miarą łatwości przepływu gazu między dwoma miejscami  połączenia równoległe  połączenia szeregowe Q C p1p1 p2p2 Q1Q1 C1C1 Q2Q2 C2C2 p1p1 p2p2 Q1Q1 C1C1 p1p1 p2p2 p3p3 C2C2 Q2Q2  Conductance C [l s -1 ]  C = Q / (p 1 – p 2 )  jest miarą łatwości przepływu gazu między dwoma miejscami  połączenia równoległe  połączenia szeregowe  Conductance C [l s -1 ]  C = Q / (p 1 – p 2 )  jest miarą łatwości przepływu gazu między dwoma miejscami  połączenia równoległe  połączenia szeregowe  Conductance C [l s -1 ]  C = Q / (p 1 – p 2 )  jest miarą łatwości przepływu gazu między dwoma miejscami  połączenia równoległe  połączenia szeregowe

11 Mechanizmy przepływów  Przepływ lepki  ‘napędzany’ zderzeniami między cząsteczkami  stosują się do niego prawa mechaniki płynów  dla takiego przepływu przewodność czynną dla rury można obliczyć ze wzoru Poiseuille  conductance rośnie ze wzrostem ciśnienia  Przepływ molekularny (HV, UHV)  średnia droga swobodna jest większa od wymiarów układu  zderzenia między cząsteczkami występują zaniedbywalnie rzadko  nie ma możliwości przewidzenia trajektorii cząsteczek  conductance nie zależy od ciśnienia (brak komunikacji między cząsteczkami)

12 Przepływ molekularny  Zderzenia cząsteczek z powierzchniami podczas przepływu molekularnego  wysokie prawdopodobieństwo adsorpcji (czyste powierzchnie)  prawo cosinusów Knudsena  chropowatość powierzchni

13 Przepływ molekularny  Przepływ gazu przez otwór A p1p2p1p2

14 Przepływ molekularny  Maksymalna szybkość pompy  cząsteczki złapane przez pompę nie mogą wracać  szybkość u wlotu do pompy oznaczamy S* A QPompa  idealna pompa zatrzymuje wszystkie cząsteczki trafiające do jej wlotu  w rzeczywistości część cząsteczek może wydostawać się z pompy stąd S* < C wlotu  S*/ C wlotu jest miarą wydajności pompy

15 Przepływ molekularny  Przepływ gazu przez rurę A p1 p2p2

16 Przepływ molekularny  Prawdopodobieństwo transmisji (przez rurę)  W  gdy A , L  W=1 gdy L=O (otwór)  dla bardzo długich rur (Knudsen)  dla typowych rur stosowanych w układach próżniowych (Dushman)

17 Przepływ molekularny  cd. rzeczywiście W  1 gdy L  0

18 Przepływ molekularny  Przepływ przez złożone obiekty  conductance dla obiektów o skomplikowanych kształtach oblicza się korzystając z metod Monte Carlo  conductance dla ‘kolanka’ jest prawie taka sama jak dla prostej rury o tej samej średnicy i długości  conductance dla złożonych układów można obliczyć z poniższego wzoru tylko, jeśli pomiędzy kolejnymi sumowanymi elementami są duże przestrzenie

19 Ilościowy opis procesu pompowania  Ilościowy opis podstawowego zadania techniki próżniowej  szybkość odpompowywania gazu  całkowity throughtput gazu uwalnianego do komory  podstawowe równanie przepływów w takim układzie V Komora p S S* Pompa QLQL QGQG QVQV QPQP

20 Ilościowy opis procesu pompowania  cd. Ilościowy opis podstawowego zadania techniki próżniowej  po osiągnięciu stanu równowagi  staranne przygotowanie do eksperymentu pozwala zminimalizować Q L i Q V. Jeśli Q P =O, wtedy Q C =Q G. Na początku pompowania można założyć, że Q C =0, a wtedy:  równanie to pozwala szacować (jedynie z góry!)  ciśnienie jakie można otrzymać po odpowiednim czasie  czas potrzebny do otrzymania odpowiedniego ciśnienia  szybkość pompy, która pozwoli na osiąganie zadanego ciśnienia w określonym czasie


Pobierz ppt "Technika wysokiej próżni „Basic vacuum technology” Chapter 1,2."

Podobne prezentacje


Reklamy Google