Физические приборы - Бурсиан Э.В.
Скачать (прямая ссылка):
Адсорбционный насос (рис. 46, г) содержит поглотитель, обычно цеолит — пористое вещество с объемом пор до 0,75 см3 на каждый грамм вещества. При этом полная поверхность пор достигает 500 м2/г. Эта поверхность может поглощать (адсорбировать) большое количество молекул газа. При нагревании цеолита до 500 °С газ снова выделяется. Насос перед использованием прогревают, присоединяют к откачиваемому объему, а затем погружают в сосуд Дьюара с жидким азотом для охлаждения. Насос дает разрежение до IO1 Па. Преимущество этого насоса — в отсутствии масла и его паров.
Более глубокий вакуум может быть создан титановым геттерным насосом (рис. 46, б), в котором после создания предварительного разрежения со специальной нити накала испаряется титан. При быстром распылении титан рыхлым слоем покрывает стенки насоса изнутри. Этот слой (геттер) способен адсорбировать остатки газа, доводя разрежение до Ю-1 — Ю-7 Па. Часто титан распыляют непосредственно в сосуде (в электровакуумной лампе, кинескопе и т. д.). Процесс можно существенно ускорить, если создать газовый разряд между титановым слоем (анод) и накаливаемым катодом. Электроны, эмиттируемые катодом, объединяются с молекулами газа, образуя отрицательные ионы. Под действием электрического поля эти ионы устремляются к геттерному слою, что увеличивает эффективность поглощения. Такой насос называется геттерно-ионным (электро-разрядиым, рис. 46, д). Недостатком его является наличие накаливаемого во время работы катода. При этом из катода выделяются газы, портящие вакуум. В магнитном электроразрядном насосе накаливаемого катода нет (рис. 46, е). Для поддержания разряда используется, во-первых, сильное электрическое поле, во-вторых, магнитное поле, заставляющее редкие электроны двигаться по спирали вокруг силовой линии. При этом увеличивается вероятность встречи с молекулами газа и их ионизации. Положительные ионы адсорбируются геттером.
Вакуумная установка обычно имеет два насоса: предварительного разрежения (фор-
Рис. 47. Вакуумная установка: / — колпак, 2 — тарелка, 3 — манометр, 4 — обходной канал, 5 — кран для напуска воздуха, 6 — фор-вакуумный насос, 7 — выхлоп, 8 к 10 — трехходовые краны,
9 — высоковакуумный насос, 11 — испаритель металла ' или другие вспомогательные устройства.
49 вакуумный) и высоковакуумный насосы. В роли форвакуумных обычно используют ротационный или адсорбционный, высоковакуумного (второй ступени) — диффузионный или электроразрядный. На рисунке 47 дана схема двухступенчатой вакуумной установки. Порядок ее включения строго определен: сначала запускается форвакуумный насос, откачивающий воздух из всей установки, и только при достижении необходимого предварительного разрежения включается вторая ступень. При необходимости напуска воздуха на время замены деталей под колпаком трехходовыми кранами отключают высоковакуумный насос, производят напуск атмосферы и новую предварительную откачку, пользуясь обходным каналом.
§ 15. МАНОМЕТРЫ
Приборы для измерения давления назьюаются манометрами. Существует очень много типов манометров, часть из них приведена на рисунках 48—51. Принцип действия поршневого манометра показан на рисунке 48, а. Трубчатый манометр (рис. 48, б) — самый распространенный из манометров для повышенных и высоких давлений. Он представляет собой трубу плоского сечения, изогнутую по дуге. При повышении давления внутри трубы она распрямляется, поворачивает сектор, а тот, в свою очередь, стрелку-указатель. Таким образом, это деформационный манометр. К деформационным относятся также мембранные и сильфонные манометры (рис. 48, в — е). Силь-фонные (с гофрированной легко растягивающейся трубой) более чувствительны и имеют больший диапазон измерений.
Следует отметить, что манометры бывают разностными (измеряют разность давлений) и абсолютными. По принципу абсолютного деформационного манометра построен барометр-анероид (рис. 48, г). Он может быть как мембранным, так и сильфонным.
Поскольку давление воздуха прцподъеме над поверхностью Земли убывает, абсолютный манометр можно использовать для определения высоты. Барометр-анероид, предназначенный для этой цели и градуированный в метрах (километрах) высоты, называется альтиметром.
Для электрической регистрации и дистанционной передачи информации к деформационному манометру можно добавить любой из датчиков перемещения (см. § 5).
Для измерения очень больших давлений (до 3 • IO9 Па, т. е. 30 тыс. атм = 30 кбар) используется манганиновый манометр, катушка ман-
.41111
іШ
Jwwvv
Рис. 48. Манометры: а — поршневой; б — трубчатый; в — мембранный; г — баро-метр-анероид; д — сильфонный; е — сильфонный с тензометрическим датчиком.
50 ганиновой проволоки, сопротивление которой зависит от давления.
Действие жидкостных U-образных манометров (рис.49)основано на уравновешивании измеряемого давления газа давлением столба жидкости (ртути, воды и т. д.). Давление находится по формуле р = pgh. Следует отметить, что при определенном давлении величина h зависит от ускорения свободного падения в данном месте. Не всегда такой манометр градуируется в паскалях, часто бывает удобным измерять давление в единицах высоты столба данной жидкости — в миллиметрах ртутного столба, водяного столба (1 мм вод. ст. = 9,8 Па; 1 мм рт. ст. = 133,3 Па).
