Курс читает к.ф.-м.н., асс. Попов Игорь Алексеевич. Для студентов 2-6 курсов.
Лекции проходят по пятницам, 18.30, ауд. 416 ГК.
Вакуумные элементы входят в состав различных измерительных систем, используемых при исследовании физико-химических процессов. Понимание физических основ процессов, протекающих в вакуумных системах – важная составляющая успеха при проектировании вакуумных элементов экспериментальных установок. Вакуумные элементы входят в состав многих устройств, использующихся в лабораторной практике не только при проведении физических экспериментов, но и в биологии и биохимии (Например – масс-спектрометры, устройства для исследования поверхности, концентраторы и т.д.).
В рамках данного курса будут рассмотрены методы и принципы построения вакуумных систем различного типа. Будут рассмотрены элементы вакуумных систем (Вакуумные насосы, измерители вакуума, измерители расходов и потоков, течеискатели и т.д.) и описаны принципы их функционирования. Кроме того, будут рассмотрены фундаментальные аспекты процесса откачки вакуумной системы, течения газа, процессов сорбции и десорбции на поверхности твердого тела.
Курс расширяет программу курса «Физические методы исследования» и будет полезен всем, кто интересуется проблемами устройства и проектирования современного измерительного оборудования.
Программа курса
Тема 1 (2 часа). Введение.
Вакуумные системы. Требования, предъявляемые к вакуумным системам, используемым при решении различных задач. Принципы проектирования вакуумных систем и используемые при этом основные технологии.
Тема 2 (6 часов). Фундаментальные аспекты вакуумных систем.
Основы кинетической теории газов. Способы описания реального газа. Испарение и конденсация. Виды газовых течений. Проводимость отверстий в области вязкого течения. Проводимость трубопроводов в области вязкого течения. Проводимость трубопроводов в переходной области. Температурная зависимость проводимости. Турбулентный поток через трубопровод.
Тема 3 (2 часа). Процессы на поверхности твердых тел.
Газопроницаемость. Адсорбция и термическая десорбция. Испарение и диссоциация. Проникновение газа сквозь стенки. Десорбция при электрофизическом воздействии. Термическая десорбция с поверхности. Десорбционный поток с разных поверхностей.
Тема 4 (4 часа). Процесс откачки вакуумной системы.
Влияние процесса откачки на физико-химические свойства откачиваемых газов. Типы и конструкции откачивающих систем: Конструкция форвакуумных, струевых, диффузионных, турбомолекуклярных, комбинированных турбомолекулярных, сорбционных, крионасосов, геттерных, ионных насосов. Роль рабочего тела в конструкции диффузионных насосов, ловушки. Построение сложных систем откачки (бустерные насосы).
Тема 5 (2 часа). Измерение давления и потоков газа.
Основные типы манометров. Жидкостные манометры. Теплоэлектрические датчики. Электроразрядные манометры. Ионизационные манометры. Емкостные манометры. Способы определения течи в вакуумных системах. Термомассовые расходомеры.
Тема 6 (6 часов). Проектирование вакуумных систем.
Основные виды вакуумной арматуры (анализ различных стандартов) для построения вакуумных систем и используемые материалы. Системы напуска. Основные типы вакуумных соединений. Стыковка различных материалов в вакуумных системах. Соединительные элементы вакуумных камер. Конструкция подвижных элементов вакуумных систем с внешним управлением. Особенности использования электронных систем в условиях пониженного давления.
Тема 7 ( 4 часа). Применение вакуумных систем в физико-химических приложениях.
Электроламповые приборы. Сканирующие туннельные микроскопы. Напылительные установки. Вакуумные системы криососудов. Масс-спектрометры.
Тема 8 (2 часа). Заключительная лекция.
Обзор современного состояния вакуумных технологий.
