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学号P88

13+47+28

低真空的获得与测量

实验目的:

掌握低真空获得和测量的方法.

实验原理:

1)旋片式机械泵

（1）结构及原理

旋片式机械泵的结构如图6.1.1所示.它由转子6定子7旋

片4（或称刮板）活门和油槽

等所构成.泵的定子装在油槽中，定子的空腔是圆柱形.转子是圆

柱形，它偏心地装成与定子空腔内切位置.转子可绕自己旋

转对称轴转动，方向如图所示.转子转动是由马达带动的.转子中

镶有两块刮板,刮板之间用弹簧相连,使刮板紧贴在定子空腔内壁

上,当转子转动时，被抽容器中的气体经过进气口到定子与转子

之间的空间,由活门及出气口排出.定子浸在油中，油是起密封、

润滑与冷却作用的.进油槽是为了让油进人空腔，进空腔的油除

了上述作用外，还起着协助打开活门的作用.因为在压强很低时

被压缩的气体不足以打开活门,而不可压缩的油将强迫活门被打

开.一般油面在活门上一定距离.活门的作用是让气体从泵中排出，

而不让大气进入泵中.活门的结构为一金属片或金属球构成.工作

原理如图6.1.2所示.图中6.1.2(a)表示两刮板转动.上刮板A与

进气口之间的体积不断增大，这时被抽容器内气体从进气口进入

这部分空间.图（b）、(c)表示进入泵中的气体被刮板B与被抽容

器隔开并被压缩到活门.当转

子转动到图(d)位置时，被压缩的气体的压强大于大气压，这时活

门被打开，气体排出泵外.这个过程反复不断被抽容器内的气体

就不断被抽出泵外.

（2）泵的极限压强和抽速

机械泵的主要指标（或参量）是极限压强和抽气速率.常用机

械泵进气口的最低压强可达l~10-1Pa,（10-2~10-3Torr）真空

度，即机械泵的极限真空度.目前常用的机械泵多为两个或两个

以上的泵芯串联起来形成的二级泵或多级泵,其极限真空度可达

10-2Pa或更高.

图6.1.3是旋片式机械泵的抽速特性曲线.由图可见，在压强

较高的一段范围内，抽速随压强的变化不大.当压强快到极限压

强时,抽速迅速下降，最后在极限真空度时抽速为零.这是因为压

强很高时由泵返回被抽容器内的气体仅占次要地位，可被忽略.

当容器内压强不断降低时，返回容器内的气体与被排出气体相比,

就越来越不可忽略，因此抽速下降.最后，从容器中排出气体量等

于返回容器内的气体量时,容器中的气体就不再减少了，这时泵

的抽速就为零.

（3）注意事项

机械泵工作时由电动机动力维持者抽气口和排气口的压强

差，一旦停止工作，排气口的大气压将把真空泵油压到定子腔中，

造成返油事故.因此，机械泵停止工作后必须使抽气口与大气相

通，使泵的进气口和排气口气压平横.

2）粗真空、低真空的测量

(1)U形管压强计这是最简单的绝对压强计分为开管、闭管两

种.本实验中采用的是闭管式.测量时，将U形管开口端与待测系

统相接,U形管两侧的水银液面高度差值，便是待测的真空度.显

然它是粗真空量具.

(2)热偶真空计的原理是利用在低气压下气体的热导率与

气体压强间有依赖关系.其关系如图6.1.4所示.因此，如果把一

段金属丝封入导管中，接入真空系统．并通过一定的电流使丝加

热，则丝的温度取决于输入功率与散热的平衡关系.当输入功率

一定时，丝温与气体的热导率有关.只要用某种方法测出丝温变

化,即可经校准而读出压强,温度与压强的关系曲线一般如图

6.1.4曲线所示.

利用热电偶测量丝温是很方便的，因此在一真空测量规管中

封一加热丝ff及一热电偶

T+T-,并使二者保持热接触.加一恒定电流加热ff，而在T+T-两

端用毫伏计测量热电动势，就

可做成热偶真空计见图6.1.5，经核准即可由热电动势读出真空

度.一般热偶计的测量范围是130~0lPa

本实验用的是Rzh－2型热偶真空计，使用方法见6一附2.

（3）放电管，高频火花真空检漏仪

低压气体在高压电场中被电离而导电，井发生辉光放电现象，

辉光的颜色、形状，亮度将随着气压的不同而改变.将一封有金属

电极的玻璃放电管接入真空系统中，加上高