Вакуумная техника

Опубликовано 28.07.2010 Ведущий Евгений Глазков

Вакуумная техника, методы которой когда-то не выходили за пределы научной лаборатории, в настоящее время применяется во многих отраслях промышленности. Первые области ее промышленного применения - откачка осветительных электроламп и электровакуумных приборов - по-прежнему имеют важное значение, но с появлением транзисторов электронная промышленность нашла новое применение вакуумному оборудованию в производстве высокочистых материалов. Вакуумная техника нашла широкое применение в металлургии, химической промышленности, медицине, биологии, пищевой и атомной промышленности. Вакуумная техника начала развиваться еще в средние века, когда сама природа вакуума была еще до конца неясна. Наиболее известны опыты немецкого ученого-экспериментатора Отто фон Герике в первой половине 17 века. Он создал первый вакуумный насос, изобрел водяной барометр, провел много важных и интересных опытов.
Вакуум - (от латинского vacuum - пустота) - среда, содержащая газ при давлениях значительно ниже атмосферного.
Различают:
Абсолютный вакуум, или абсолютная пустота, это дыра в пространстве-времени, где нет ничего материального, ни материи, ни самого пространства-времени
Физический вакуум - под физическим вакуумом в современной физике понимают полностью лишённое вещества пространство.
Технический вакуум - состояние газа с низким давлением. Технический вакуум имеет термодинамическое определение: вакуумом считается состояние газа с давлением, при котором средний свободный пробег атомов или молекул превышает размеры ёмкости.
На практике, естественно, используют последнее определение. В зависимости от величины соотношения длины свободного пробега лямбда и линейного размера сосуда D различают низкий, средний и высокий вакуум. Для достижения низкого вакуума (давление примерно 1 Торр, или иначе, 1 мм ртутного столба) достаточно применения, например, обычного водоструйного или масляного насоса. Обычно низковакуумный насос стоит между атмосферным воздухом и высоковакуумным насосом, создавая предварительное разрежение, поэтому низкий вакуум часто называют форвакуум. При дальнейшем понижении давления в камере, до 10 в минус пятой степени торр и ниже, молекулы газа уже не сталкиваются друг с другом, а свободно перемещаются от стенки до стенки, и в этом случае говорят о высоком вакууме. Сверхвысокий вакуум соответствует давлению 10 в минус девятой степени Торр и ниже. В сверхвысоком вакууме, например, обычно проводятся эксперименты с использованием сканирующего туннельного микроскопа. Для создания и поддержания высокого используют высоковакуумные насосы, которые являются сложными техническими приборами. Основные типы высоковакуумных насосов:
диффузионные насосы, основанные на увлечении молекул остаточных газов потоком рабочего газа,
турбомолекулярные насосы, представляющие собой многоступенчатую микротурбину,
геттерные и ионные насосы, основанные на внедрении молекул газа в геттеры (например, титан)
и криосорбционные насосы.
Последние три типа насосов нашли широкое применение в лабораториях и особо чистых производствах.