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在真空技术里,真空系针对大气而言,表示一特定空间内的部分气体被排出,其压力小于一大气压,通常称此空间为真空或真空状态。在真空技术中,一密闭容器虽保持真空,但并非”真正的空”,也就是说真空并不表示里面全无气体分子,事实上以目前技术所及的超高真空的气体分子存在。

 

真空技术中,将真空依照压力分为四个区域如下:

1. 粗略真空(Rough vacuum)

2. 中度真空(Medium vacuum)

3. 高真空(High vacuum)

4. 超高真空(Ultra-high vacuum)

 

此种压力范围的区分法,基本上是依据气流型态之不同而作。在实用真空技术中,气流主要区分为三种形式: 气流种类、管路大小与分子平均自由径大小关系、典型真空系统管路尺寸下约略压力范围。

 

气流种类

管路大小与分子平均自由径大小关系

典型真空系统管路尺寸下约略压力范围

黏滞流(Viscous Flow)

湍流(Turbulent Flow) Re>2200

层流(Laminar Flow) Re<2200

λ / d < 0.01

粗略真空

过渡流(Transition Flow)

1 > λ / d > 0.01

中度真空

分子流(Moleclar Flow)

λ / d > 1

高真空或超高真空

 

d:气体存在之管路直径大小

λ:气体分子之平均自由径

Re:雷诺数

 

大气与大气压力

前面提到真空系针对大气而言,地球上之人造真空设备,在帮浦抽气前,真空器内充满了大气,使用过程中,又为大气所环绕,因此了解大气之基本物理与化学性质是真空技术所必须。在常温时,地球表面之气体以高速作随意方向的运动,因此在一密闭容器内,气体分子与气体分子间及气体分子与器壁间随时有碰撞作用发生,其与器壁碰撞所造成的动量改变,使器壁承受一压力,在大气的情况下,压力的大小为14.7psi或者760torr,就是我们通称的一大气压(1 atm)。

常见的所谓标准大气压,其定义为:在0度时,大气施于760毫米水银柱的压力。

 

真空帮浦

凡能将特定间内之气体去除,以减低气体分子数目,造成某种程度之真空状态的机件,统称为真空帮浦。

 

依照工作原理可分:

1.气体压缩或膨胀: 活塞帮浦、滑片帮浦、旋片帮浦、水环式帮浦、鲁式帮浦。

2.黏滞牵曳: 蒸气喷射帮浦

3.扩散牵曳:扩散帮浦

4.分子牵曳:涡轮分子帮浦

5.离子化效应:离子帮浦

6.物理或化学吸收作用:吸附帮浦、钛升华帮浦、冷凝帮浦、结托帮浦

 

真空技术的应用

真空技术的应用范围极为广泛,种类繁多,其应用涵盖各种工业领域,如机械、电子、食品、化学、冶金等等,从较低层次的真空包装、文件或货物的输送、物品的干燥、浓缩储藏,到材料的精练、烧结、熔接、热处理以及电子显微镜等分析仪器的使用,到至高科技之粒子加速器与半导体电子工业等,不可尽数。