Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
- справка о том, что военнослужащий числится в списках личного состава воинской части, датированная не более чем за 30 дней до подачи Заявки о предост...полностью>>
'Автореферат'
Работа выполнена на кафедре физики, теории и методики обучения физике физико-математического факультета ГОУ ВПО «Забайкальский государственный гумани...полностью>>
'Автореферат'
Защита состоится 2 марта 2010 года в 14-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ.212.113.01 при ГОУ ВПО «Майкопский государственный технологи...полностью>>
'Литература'
Увлекательный роман о девочке, о пожилой консьержке и о богатом японце. Что связывает этих людей, как меняется их жизнь после того, как они случайно ...полностью>>

Вавилова закон

Главная > Закон
Сохрани ссылку в одной из сетей:

ВАКУУМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ,

спектроскопия коротковолновой УФ области и мягкого рентгеновского из­лучения (от 2•102 до 0,4—0,6 нм). В этой, т. н. вакуумной, области спектра воздух обладает сильным поглощением, и для исследования спектров в ней применяют вакуум­ные спектральные приборы, оптич. части и приёмник которых поме­щены в вакуумированную (до 10-5 мм рт. ст.) камеру или камеру, напол­ненную инертным газом.

Спектры, наблюдаемые в b. c., об­условлены электронными квантовыми переходами в одно- и многократно ионизов. атомах, а также в нек-рых молекулах. В b. с. изучают спектры испускания и поглощения для полу­чения информации об уровнях энер­гии ионов и молекул, для система­тики спектров. Методы В. с. исполь­зуют для изучения процессов в высо­котемпературной плазме. Исследова­ние с помощью методов В. с. много­зарядных ионов имеет большое зна­чение для расшифровки спектров звёзд, туманностей и др. космических объектов.

63

Спектр. приборы и методы b.c. обладают рядом специфич. особеннос­тей. Не существует оптич. материа­лов, прозрачных во всей вакуумной области, поэтому, напр., приборы с призмами и линзами из кристаллов LiF и CaF2 применяются лишь до длин волн 1,1•102 и 1,25•102 нм. В бо­лее KB области в кач-ве оптич. эле­ментов применяются дифракц. решёт­ки (в т. ч. кристаллы, напр. слюда).

Для фотографирования спектров в В. с. применяют т. н. шумановские фотопластинки с большим содержа­нием бромистого серебра и очень ма­лым содержанием желатины (жела­тина фотоэмульсии обычных пласти­нок обладает сильным поглощением в вакуумной области). Применяют также сенсибилизиров. фотопластин­ки. В кач-ве приёмников в В. с. ис­пользуются и счётчики ионизирующих излучений.

Источником излучения в В. с. обычно служит высоковольтная ва­куумная, или «горячая», искра, полу­чаемая при напряжении св. 5•104 В в искровом промежутке ок. 1 мм.

• См. лит. при ст. Ультрафиолетовая спек­троскопия. Рентгеновская спектроскопия.

ВАКУУМНЫЙ НАСОС, устройство для удаления газов и паров из замк­нутого объёма с целью получения ва­куума. В. н. делятся на проточные, к-рые удаляют газ из откачиваемого объёма наружу, и сорбционные, свя­зывающие газ внутри насоса. Сущест­вуют также спец. имплантационные, палладиевые и каталитич. В. н. для откачки водорода. Осн. параметры В. н.: 1) предель­ное остаточное дав­ление рост; 2) бы­строта откачки S объём газа, откачи­ваемый в ед. вре­мени при определ. впускном давлении

Рис. 1. Области дейст­вия разл. типов ваку­умных насосов: 1 — водокольцевых; 2 — поршневых; 3 — паро-масляных бустерных; 4 — механических бустерных; 5 — диффу­зионных; 6 — сорбционных.

3) производительность Q — кол-во газа (помимо паров рабочей жид­кости), удаляемое В. н. в ед. време­ни при определённом pвп(Q=Sрвп); 4) наибольшее давление запуска рзап, при к-ром В. н. может начать рабо­тать; 5) наибольшее выпускное дав­ление pмакс, при к-ром В. н. ещё может осуществлять откачку. В. н. бывают форвакуумные (для создания в системе низкого и среднего вакуума при рзап=760 мм рт. ст.) и высоко­вакуумные, создающие высокий и

сверхвысокий вакуум, иногда между ними ставят промежуточный (бустерный) В. н. (рис. 1).

По принципу действия проточные В. н. подразделяются на механиче­ские, струйные (эжекторные и паро­струйные), молекулярные (турбомолекулярные) и ионные. Механиче­ские В. н.— форвакуумные, они ос­нованы на всасывании откачиваемого газа при периодич. увеличении объёма рабочей камеры и выталкивании газа на выход при уменьшении этого объё­ма и сжатии газа до давлений, доста­точных для открывания выпускных клапанов.

Рис. 2. Поршневой насос: V0 — отка­чиваемый объём; П — поршень.

Рис. 3. Враща­тельный водокольцевой насос.

Механич. В. н. бывают поршневые (рис. 2) и вращательные. Во вращательных водокольцевых В. н. (рис. 3) вода центробежной си­лой прижимается к стенкам корпуса, образуя водяное кольцо 7 и рабочую камеру 2 (свободную от воды). Газ откачивается в результате изменения объёма рабочей камеры между лопат­ками ротора. Эти насосы могут отка­чивать смесь газа с парами воды, запылённые газы, кислород и др. взрывоопасные газы.

Рис. 4. Многопластинчатый насос.

Многопластин­чатые В. н. (рис. 4) также содержат эксцентрично расположенный ротор, в прорези к-рого вставлены пластины, прижимаемые центробежной силой к

внутр. поверхности корпуса. При этом образуются рабочие ячейки с изменяю­щимся объёмом. У наиболее распро­странённых вращат. В. н. (рис. 5) — насосах Геде, внутр. объём заполнен маслом, к-рое служит смазкой и пре­пятствует натеканию воздуха в об­ласть низкого давления за счёт обра­зования плёнки между вращающи­мися и неподвижными частями. Кон­денсация или растворение газов и па-

Рис. 5. Вращательные масляные насосы: а — пластинчато-роторный; б — пластинчато-статорный; в — плунжерный; 1 — ста­тор; 2 — ротор; 3 — разделительная плас­тина; 4 — пружина; 5 — выпускной клапан; 6 — рычаг; 7 — плунжер; 8 — золотник.

ров в масле ухудшает параметры В. н. Это предотвращается напуском в рабочую камеру В. н. (после отде­ления её от впускного отверстия) атм. воздуха в таком кол-ве, чтобы к мо­менту выхлопа парц. давление паров не достигало давления насыщения.

Рис. 6. Двухроторный насос (насос Рутса).

Действие двухроторных В. н. (насоса Рутса) основано на встречном враще­нии двух роторов (рис. 6) (предварит. разрежение 5—1 мм рт. ст.).

В струйных В.н. откачивае­мый газ всасывается струёй жидкости

64

или пара. Различают эжекторные (вихревые) и пароструйные В. н. В эжекторных В. н. газ увлекается турбулентной струёй жидкости (воды) или пара (воды или ртути), истекаю­щей со сверхзвук. скоростью из сопла эжектора (рис. 7) за счёт турбулент­ного перемешивания или вязкостного трения граничных слоев струи и от­качиваемого газа в камере смешения. Парогазовая смесь из камеры смешения поступает в расширяющийся диф­фузор, где скорость потока умень­шается, а статич. давление становится значительно выше, чем давление вса­сывания.

Рис. 7. Пароструйный насос.

В вихревых В. н. исполь­зуется разрежение, развивающееся вдоль оси вихревого потока, созда­ваемого сжатым воздухом или пере­гретым паром.

В пароструйных В. н.— насо­сах Ленгмюра (рис. 8) струя пара 2 (ма­сло, Hg), истекая с большой скоростью

Рис. 8. Насос Ленгмюра.

из сопла 1, захватывает откачиваемый газ, увлекает его к охлаждаемым стен­кам рабочей камеры 3, где пар кон­денсируется. Конденсат по сливной трубе 4 возвращается в кипятильник 5. Газ, увлекаемый струёй к стенкам

камеры, сжимается и выбрасывается к форвакуумному насосу. Захват газа (в диапазоне р~10-1—10-2 мм рт. ст.) происходит за счёт вязкост­ного трения между поверхностными слоями струи и прилегающими слоями газа; при р<10-3 мм рт. ст.— за счёт диффузии газа в струю и конвективного переноса молекул газа струёй в сторону форвакуума. При этом часть молекул откачиваемого газа, стал­киваясь с движущимися навстречу бо­лее тяжёлыми (рассеянными из струи) молекулами пара, отражается обрат­но. Часть газа, попавшего в струю, оказывается растворённой в конден­сате и вместе с ним попадает в кипя­тильник, откуда затем выносится с па­рами через сопло. Этот процесс огра­ничивает получаемое рост. Для очист­ки конденсата от растворённого в нём газа применяется фракционирование рабочей жидкости внутри насоса. Хар-ки пароструйных В. н. зависят как от св-в рабочей жидкости, так и от массы молекул и откачиваемого газа. В составе остаточных газов, помимо паров Н2O, СО, СO2 и О2, есть мно­жество углеводородных соединений и радикалов с массовым числом до 250 или пары Hg. Применяя в этих В. н. ловушки, удаляют углеводороды и пары Hg, что позволяет получить более низкое pост. Пароструйные В. н. делятся на бустерные (вязкост­ное трение и диффузия) и диффузион­ные (молекулярный режим).

В турбомолекулярных В. н. молекулы откачиваемого газа увлекаются быстро вращающимся ро­тором (скорость к-рого сравнима со скоростью теплового движения моле­кул), улавливаются и удаляются из откачиваемого объёма. Перепад дав­ления между входом в насос и выхо­дом из него пропорц. скорости и длине движущейся поверхности, соприка­сающейся с потоком газа, и мол. весу газа. Такой насос напоминает гори­зонтальный (рис. 9) или вертикаль­ный осевой многоступенчатый ком­прессор. Роторные и статорные диски такого насоса имеют радиальные косые прорези, боковые стенки к-рых на­клонены относительно плоскости дис­ка под углом 15—90°, причём прорези роторных дисков зеркальны относи­тельно прорезей статорных дисков. При быстроте вращения ротора 6 600— 90 000 об/мин молекулы газа полу­чают дополнит. скорость и увлекаются в каналы, образуемые прорезями в дисках, в направлении откачки. Осн. остаточный газ — Н2; есть небольшое кол-во СО, N2 и СO2; тяжёлые угле­водородные соединения не обнаружи­ваются.

В сорбционных В.н. газ обычно остаётся внутри В.н. в свя­занном виде на сорбирующих поверх­ностях или в подповерхностных слоях; S пропорц. площади сорбирующей по­верхности; pост зависит от процессов десорбции. Сорбц. В. н. подразде­ляются на адсорбционные, сорбционные с термич. распылением (геттерные, сублимационные), сорбционные с нераспыляемым геттером (ленточ­ные), сорбционно-ионные (геттерно-ионные, ГИН), магниторазрядные (насос Пеннинга, ионно-распылительный) и криогенные. Возможны комбинации сорбционных геттерных В. н.

В адсорбционных В.н. связывание газа происходит на по­верхностях пористых материалов (цеолит, реже активный уголь, силикагель) при темп-ре окружающей среды или пониженной (113—77 К).

Исполь­зуются они как самостоятельные с pост~10-9 мм рт. ст. (10-7 Па) или как форвакуумные насосы с рост от 60 до 10-4 мм рт. ст. (до 10-2 Па).

В сорбционных испарительных (геттерных) В. н. поглощающая поверх­ность создаётся напылением химически активных металлов (Ва, Ti, Zr, Та, Mo и др.). Образующиеся плёнки по­глощают большинство газов, присут­ствующих в вакуумных системах (O2, СO, СО2, пары Н2O), за счёт образо­вания хим. соединений, хемосорбции (Н2) и растворения. Инертные газы и углеводороды практически не поглощаются, их удаляют вспомога­тельным пароструйным В. н. или ион­ной откачкой. Но полностью освобо­диться от углеводородов (напр., от СН4) не удаётся, они синтезируются на поверхности плёнки поглотителя, играющей роль катализатора. Это не позволяет получить рост меньше 10-9—10-11 мм рт. ст. Однако при напылении Ti на охлаждаемые (ниже 77 К) поверхности не только сни­жается кол-во Н2 и др. газов, но и прекращается образование СН4, что позволяет получить pост~10-11—10-13 мм рт. ст. Такие насосы требуют pзап~10-4 мм рт. ст. и в сочетании с диффузионным или магниторазрядным В. н. создают сверхвысокий ва­куум при S до 106 л/с.

В сорбционных нераспыляемых (ленточных) В. н. поглощение осу­ществляется за счёт хемосорбции плёнкой высокопористых сплавов ак­тивных металлов и композитных мате­риалов (напр., Zr+Al), наносимой в виде мелкодисперсного порошка на металлич. и диэлектрич. подложки. Такой геттер обладает интенсивным

65

диффузионным переносом сорбиров. газов в толщу плёнки, возрастающим с повышением темп-ры. Такие насосы позволяют получить рост~10-11 — 10-13 мм рт. ст. при откачке активных тазов при Sуд до 1 л/с•см2.

В сорбционно-ионных В.н. молекулы газа ионизуются при соу­дарении с эл-нами, эмиттированными накалёнными катодами. В В. н. типа ГИН положит. ионы, ускоренные электрич. полем, внедряются в покрываю­щий стенки насоса слой конденсиро­ванного сорбента и «замуровываются» его свежими слоями (рис. 10).

Рис. 10. Геттерно-ионные насосы ГИН; 1 — центр. анод; 2 — прогреваемый анод; 3 — катоды; 4 — прямоканальные испари­тели.

В насо­сах типа «Орбитрон» электрич. поле несимметрично относительно корпуса насоса и катода, и эмиттируемые ка­тодом эл-ны движутся по орбитам достаточно долго, что увеличивает вероятность ионизации. Кроме того, часть эл-нов, траектории к-рых про­ходят вблизи центрального титанового стержневого анода, попадает на него, разогревая его до темп-ры, до­статочной для сублимации Ti.

Рис. 11. Ячейка Пеннинга.

При р<10-6 мм рт. ст. испаряется неск. атомов Ti на одну молекулу откачи­ваемого газа; S достигает 106 л/с. При р>10-6 мм рт. ст. скорость ис­парения Ti недостаточна для обеспе­чения его избытка на поверхности поглощения, и 5 резко падает; рзап~10-4 мм рт. ст.

В магниторазрядных В. н. рабочим элементом явл. газо­разрядная ячейка — ячейка Пен­нинга, состоящая из «ячеистого» анода (рис. 11), расположенного меж­ду катодными пластинами, покрытыми Ti. Ячейка помещена в магн. поле В~900—3000 Гс, перпендикулярное плоскости катодов. При подаче на электроды высокого напряжения (от 3 до 7 кВ) между ними зажигается разряд, эл-ны движутся по сложным спиралям, что увеличивает вероят­ность ионизации в высоком вакууме (~10-12—10-14 мм рт. ст.). Ускорен­ные электрич. полем ионы бомбарди­руют катоды, вызывая катодное рас­пыление; при этом часть ионов внед­ряется в катоды, а часть — нейтрали­зуется и, обладая достаточной энер­гией, отражается от поверхности ка­тода, попадает на анод и «замуровы­вается» распыляемым материалом ка­тодов. Активные газы откачиваются сорбционным и ионным способами, инертные — ионным, причём часть их «замуровывается» на аноде. Величина разрядного тока в этих насосах пропорц. давлению, S зависит от числа ячеек (каждую ячейку можно рас-

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВАКУУМНЫХ НАСОСОВ

сматривать как самостоят. насос с S от 0,25 до 1 л/с).

Действие криогенных (конденса­ционных) В. н. основано на конден­сации и адсорбции паров и газов на поверхностях, охлаждаемых до низ­ких темп-р, когда давление насыщ. паров откачиваемого в-ва ниже дав­ления, к-рое необходимо создать в от­качиваемом объёме. Криогенный В. н, состоит из: криопанели; защитного экрана, охлаждаемого до темп-р, про­межуточных между темп-рой криопанели и стенки корпуса, и служащего для снижения тепловых нагрузок на криопанель от теплового излучения стенок корпуса насоса; системы ох­лаждения. Для откачки газов, не­конденсируемых в насосе, применяют вспомогательный пароструйный насос с ловушкой или сорбционно-ионный насос.

• Дэшман С., Научные основы вакуум­ной техники, пер. с англ., М., 1964; Пау­эр Б. Д., Высоковакуумные откачные уст­ройства, пер. с англ.,М.,1969; Пипко А.И., Основы вакуумной техники, 2 изд., М., 1981; Грошковский Я., Техника высокого вакуума, пер. с польск., М., 1975; III у м с к и й К. П., Вакуумные аппараты и приборы химического машиностроения, 2 изд., М., 1974; Контор Е. И., Геттерные и ионно-геттерные насосы, М., 1977; Василь­ев Г. А., Магниторазрядные насосы, М., 1970; Минайчев В, Е., Вакуумные крионасосы, М., 1976.

Е. И. Контор.

ВАКУУМНЫЙ ПРОБОЙ, процесс воз­никновения самостоятельного разряда при высокой разности потенциалов между электродами, находящимися первоначально в таком вакууме, при к-ром длины пробега ч-ц много больше межэлектродного расстояния, так что объёмная ионизация остаточного газа практически отсутствует. Развитие В. п. может начаться с теплового взрыва естественных (или искусствен­ных) микроостриёв на катоде (см. Взрывная электронная эмиссия) за счёт токов автоэлектронной эмиссии. При этом вблизи катода образуется облако плазмы. Бомбардируемый эл-нами плазмы анод разогревается и поставляет в пр-во пары металла, ионизация к-рых приводит к возник­новению разряда. Если мощность ис­точника тока достаточно велика, то заключит. стадией В. п. явл. вакуум­ная дуга. Развитию В. п. могут спо­собствовать диэлектрич. вкрапления и адсорбиров. плёнки на поверхности электродов.

Л. А. Сена.

ВАЛЕНТНАЯ ЗОНА, энергетич. об­ласть разрешённых электронных со­стояний в тв. теле; при абс. нуле темп-ры целиком заполнена валент­ными эл-нами (см. Зонная теория). Эл-ны В. з. дают вклад в энергию связи кристалла, его диэлектрическую проницаемость, определяют погло­щение света в кристалле; в электро­проводности и др. процессах переноса эл-ны заполненной В. з. при Т0К участия не принимают. Под влиянием теплового движения (Г0К), а также внеш. воздействий (освещение, облу­чение эл-нами, введение примесей и т. п.) обычно небольшая часть эл-нов

66

переходит из В. з. в проводимости зону или на примесные уровни в за­прещённой зоне. В результате в верх. части В. з. появляется нек-рое число незаполненных электронных состоя­ний (дырок), и эл-ны В. з. получают возможность участвовать в электро­проводности.

• См. лит. при ст. Твёрдое тело.

Э. М. Эпштейн.

ВАЛЕНТНОСТЬ (от лат. valentia — сила), способность атомов элементов к образованию химических связей; ко­личественно характеризуется числом. В. можно рассматривать как способ­ность атома отдавать или присоеди­нять определ. число эл-нов внеш. электронных оболочек (валентных эл-нов). В случае ионной связи В.— это число отданных или присоединённых данным атомом эл-нов; в случае ковалентной связи В. равна числу об­обществлённых электронных пар. Мн. элементы могут иметь различную В. в зависимости от того, в какие соеди­нения они входят. В этом случае часто пользуются термином «степень окисления», или «окислительное чис­ло». Иногда В. явл. понятием услов­ным и не может быть количественно охарактеризована.

• См. лит. при ст. Молекула.

В. Г. Дашевский.

ВАН-ДЕ-ГРААФА ГЕНЕРАТОР, см. в ст. Электростатический генератор.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Задачи: собрать и проанализировать различные источники информации о Вавилове

    Документ
    К сожалению, мы очень мало знаем о великих русских ученых, исследователях и путешественниках. Профессор П.А. Баранов, участник нескольких экспедиций Вавилова, писал: «Яркая и прекрасная жизнь Николая Ивановича долго будет привлекать
  2. Закон санкт-петербурга (2)

    Закон
    Утвердить: границы зон охраны объектов культурного наследия на территории Санкт-Петербурга с описанием указанных границ согласно приложению N 1 к настоящему Закону Санкт-Петербурга; режимы использования земель в границах зон охраны
  3. Закон приморского края (3)

    Закон
    Внести в приложение к Закону Приморского края от 21 августа2002 года № 2-КЗ "О судебных участках и должностях мировых судей в Приморском крае" (Ведомости Законодательного Собрания Приморского края, 2002, № 4, стр.
  4. Вавилова Елена Васильевна, к с/х н., профессор учебно-методический комплекс (1)

    Учебно-методический комплекс
    Учебно-методический комплекс по дисциплине «Торгово-экономические отношения России в современных условиях» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (основной
  5. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости

    Закон
    В 1908 году, в Москве, создана первая селекционная лаборатория, и Вавилов поступает в нее работать. Здесь он заинтересовался иммунитетом у растений к инфекционным заболеваниям.

Другие похожие документы..