Установка для исследования физических процессов в высоком вакууме Советский патент 1992 года по МПК F04B37/14 

Изобретение относится к исследованию различных физических процессов в вакууме и может быть использовано, в частности, для исследования свойств материалов, а также для испытания элементов конструкций различных устройств в высоком вакууме.

Известна установка для проведения исследования физических процессов в высоком вакууме, содержащая рабочую камеру, соединенную посредством фланцевого соединения с горизонтально расположенным вакуумпроводом, имеющим патрубок для присоединения турбомолекулярного насоса.

Известна вакуумная установка для проведения технологических процессов и исследований, содержащая рабочую камеру с высоковакуумным насосом и вакуумпровод с несколькими патрубками, расположенными вдоль оси вакуумпровода, на которых

установлены средства предварительной откачки с вентилями.

Недостатками известной установки является то, что снижается эффективная быстрота откачки рабочей камеры насосами предварительного разрежения по мере их удаления от откачиваемого объема, при этом высоковакуумная часть установки рассчитана на подсоединение только одного насоса с вертикальным рабочим положением. Эти обстоятельства не позволяют достигать высоких предельных разрежений, в том числе из-за невозможности применения в данной конструкции комбинации различных типов насосов, при необходимости производить откачку различных газов, напускаемых в рабочую камеру в дозированных количествах для проведения конкретных технологических процессов или исследований либо выделяющихся при их проведении.

Ё

сх СА; о а а

Цель изобретения - снижение предельного давления за счет повышения быстроты откачки рабочей камеры.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для исследования физических процессов в высоком вакууме, содержащей рабочую камеру, вакуумпровод с несколькими патрубками, к, которым присоединены средства откачки с вентилями, оси патрубков расположены в одной плоскости поперечного сечения вакуумпровода в радиальном направлении, при этом диаметр вакуумпровода выбирают удовлетворяющим следующему выражению

DB 1114

3щТ

II j 1

SiUj Si+Ui

где DB - диаметр вакуумпровода, см;

Q-максимальный газовый поток, выходящий из рабочей камеры - ;

С

I - длина вакуумпровода, см;

Si - максимальная быстрота действия насоса, присоединяемого к i-му патрубку;

Uj - проводимость i-ro патрубка для присоединения средств откачки л/с;

п - количество средств откачки, подсоединяемых к вакуумпроводу.

Установка патрубков для присоединения средств откачки осуществлена таким образом, что их оси расположены в одной плоскости поперечного сечения вакуумпровода в радиальном направлении и обеспечивает возможность получения максимальной величины проводимости для всех используемых средств откачки за счет обеспечения возможности применения вакуумпровода минимальной длины от рабочей камеры установки до каждого из пат- рубков для присоединения средств откачки. При этом длина вакуумпровода выбирается минимальной величины с учетом возможности изготовления системы откачки, удобства ее монтажа и обслуживания установки.

На фиг. 1 представлена схема установки; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Установка для исследования физических процессов в высоком вакууме включает рабочую камеру 1 с исследуемым образцом 2, вакуумпровод 3,соединенный с камерой 1 посредством фланцев 4. На вакуумпроводе расположены патрубки 5 с фланцами 6 для присоединения средств 7 откачки, например, испарительного, гет- терного, магниторазрядного, криогенного, диффузионного, турбомолекулярного и других насосов. Средства 7 откачки снабжены затворами 8.

0

Оси патрубков 5 расположены в плоскости поперечного сечения вакуумпровода 3, диаметр которого DB связан с параметрами установки указанной зависимостью

D.-«1 -J-fU J Зависимость позволяет рассчитать оп- Q тимальную величину диаметра вакуумпровода при проектировании установки с учетом максимальной величины потока газа, который необходимо откачать при проведении физических процессов в той или иной с области исследования со счетом используемых средств откачки, обладающих максимальной быстротой действия, что способствует получению наибольшего разрешения в рабочей камере.

Изменение величины откачиваемого потока в сторону уменьшения, происходящее в процессе проведения того или иного исследования, а также проведение тех или иных процессов, сопровождающихся выде- i- лением потоков, величина которых меньше расчетной, не вызывает ухудшения характеристик процесса откачки.

Выбор диаметра вакуумпровода большим, чем оптимальное его значение, полл ученное в результате расчета, приводит к незначительному увеличению давления в рабочей камере установки ввиду малого роста зависимости давления от диаметра ваку- умпровода при значениях последнего, больших оптимального.

На практике целесообразно выбирать величину диаметра вакуумпровода, больше расчетной, ближайшую к величине из стандартного ряда диаметров условного прохо- Q да, принятого в вакуумной технике.

Установка работает следующим образом.

Исследуемый образец 2 помещают в рабочую камеру 1. Затем производят вакууми- с рование последней с помощью средств предварительной откачки (не показано). После достижения предварительного разрежения открывают затворы 8, включают высоковакуумные средства 7 откачки и Q проводят обезгаживающий прогрев для обеспечения необходимой степени вакуу- мирования (Р 10 9-1СГ10 мм рт.ст.) рабочей камеры 1.

Исследуемый образец подвергают раз- с личным физическим воздействиям (например, нагреву, электромагнитному облучению, бомбардировке электронными, ионными пучками и т.д.), Процесс исследования образца 2 сопровождается газоотделением, интенсивность которого зависит от

5

свойств образца и видов воздействия на него, В зависимости от проводимого вида исследований используют определенные типы насосов и их комбинации.

Предлагаемая установка позволяет проводить процесс исследования тепловых параметров источников молекулярных пучков, а также процессы исследования твердофазного соединения кристаллов, определения энергии адсорбции при взаимодействии газов с по- верхностью твердых веществ, процессы напыления и др. При этом расширяется область исследований за счет быстрой переналадки установки.

Проведение исследований различных физических процессов обеспечивается при использовании определенной рабочей камеры в соответствии с ее предназначением, оснащенной необходимой арматурой и аналитическими приборами.

Возможность замены одной камеры другой обеспечивается наличием разъемного фланца, посредством которого камера соединяется с вакуумпроводом.

Таким образом, предлагаемая установ- ка позволяет реализовать широкий круг исследований различных физических процессов при обеспечении высокой степени вакуумирования рабочего объема.

Формула изобретения Установка для исследования физических процессов в высоком вакууме, содержащая рабочую камеру, вакуумпровод с несколькими патрубками, к которым присоединены средства откачки с вентилями, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения быстроты откачки и снижения предельного давления, оси патрубков расположены в одной плоскости поперечного сечения ва- куумпровода в радиальном направлении, при этом диаметр вакуумпровода удовлетворяет следующему выражению

DB 1114

У4

I

где DB - диаметр вакуумпровода, см;

Q-максимальный газовый поток, выходящий из рабочей камеры, л -тор/с;

I -длина вакуумпровода, см;

Si - максимальная быстрота действия средства откачки, присоединяемого к i-му патрубку, л/с;

Ui - проводимость i-ro патрубка, соединяющего средства откачки с вакуумпроводом, л/с;

п - количество средств откачки, подсоединенных к вакуумпроводу.

Сущность изобретения: установка содержит рабочую камеру 1 и вакуумпровод 3 с несколькими патрубками 5. Оси патрубков расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси вакуумпровода. На патрубках установлены высоковакуумные насосы 7 с затворами 8. Диаметр вакуумпровода соответствует зависимости DB 1114VO/I- 2 Si Ui/Si + Ui. 2 ил. i 1

А-А

51

риг. 2