真空的获得与测量实验报告.docx

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1、近代物理实验报告真空的获得与测量学院班级姓名学号时间真空的获得与测量【摘要】本实验是运用包括机械泵，油扩散泵等器材制造一个真空的环境，并通过真空计来测量所获得真空的真空度的过程。在真空实用技术中，真空的获得和测量是两个最重要的方面，而且在运用技术的过程中，真空获得的设备和测量仪器是必不可少的。【关键词】真空泵，真空计，测量【引言】1643年,意大利物理学家托里拆利(E.Torricel1i)首创著名的大气压实验,获得真空。1654年，德国物理学家葛利克创造了抽气泵，做了著名的马德堡半球试验。真空技术在工业生产和科学研究中广泛的应用。真空技术主要包括真空的获得、测量和检查漏气等方面的内容。真空是

2、一种不存在任何物质的空间状态，是一种物理现象。在“真空”中，声音因为没有介质而无法传递，但电磁波的传递却不受真空的影响。事实上，在真空技术里，真空系针对大气而言，一特定空间内部之部份物质被排出，使其压力小于一个标准大气压，那么我们通称此空间为真空或真空状态。1真空常用帕斯卡(Pascal)或托尔(Torr)做为压力的单位。目前在自然环境里，只有外太空堪称最接近真空的空间。【实验方案】一、实验原理1 .真空的获得真空的获得主要靠真空泵来实现，本实验用机械泵作为主要的真空泵进行实验。机械泵利用机械旋转产生吸气和排气的过程来获得真空。常用的是旋片式机械泵。排气阀采用油封，油在工作室的内外表形成油膜，

3、有利于润滑和A点的密封，但同时也会形成油的蒸气压，限制了机械泵的真空度，并有可能污染真空系统。为了放置油污染，防止气体倒流，当系统工作一段时间后需要停机，应先关断进气管上的阀门，保持抽气状态，然后给进气管放气，最后才能给机械泵断电。机械泵的极限真空度为IO1Pao当到达极限真空度时，抽气和漏气的速度相等。真空度不再变化。油扩散泵是利用气体的扩散性质制作，将扩散泵油加热到沸腾温度，产生大量油气，经过导流管喷出，接着冷凝，重新变成油，返回到蒸发器，气体被机械泵抽走，如此反复，到达连续抽气的目的。扩散泵加热前要先通冷却水，关机前要断开加热炉的电源，冷却20分钟后再关冷却水，欣赏通往机械泵的阀门，最后

4、停止机械泵的工作。2 .真空的测量本实验将热偶真空计和电离真空计结合起来，将真空度的范围提升到IO-IOMa,满足了很多情况下的测量要求。热电偶真空计利用气体分子的传导热性质，通过热电偶产生的电动势来测量真空。在恒定的电流下，加热丝的温度上下取决于真空度，压强越大，气体传导热量越多，加热丝的温度越低，毫伏表测量出的热电动势越小，相反，压强越小，气体越细胞，气体传导热量越少，加热丝的温度升的越高，毫伏表测量出的电动势越大。热电偶真空计的测量范围是IO-IO1Pao电离真空计利用灯丝加热，发射电子，电子被栅极的正偏压加速而获得能量，与栅极和阴极之间的气体分子碰撞使分子电离，电子被栅极吸收，形成栅极

5、电流。正离子被阴极和板极之间的电压加速而飞向板极，行程板极电流。板极电流的大小取决于电子在阴极和栅极之间的碰撞分子使其电离的数目，该数目正比于气体的浓度即气体的压强的原理，普通电离真空计的测量范围是IO1-IO-6Pa0二、实验步骤1 .翻开机械泵2 .将三通阀向里推至最里面并固定。3 .开启真空计测量前级低真空，开机预热一定的时间后，将“加热一测量”开关置于“测量”位置。此时观察热偶真空计的读数，假设真空度增加，说明当前测量档测量的是储气瓶的真空度。确定热偶计的两个“测量”档分别对应哪个区域的真空；4 .找到对应真空室的测量档，适当放气，并测量相应的真空度与时间的关系，做出图表。5 .接通冷

6、却水及油扩散泵加热器，油扩散泵预热40分钟后在开始正常工作6 .当储气瓶的真空度到达最小时，将三通阀向外拉到底，开始对真空室预抽。真空计换挡测量真空室中的真空度，使其压力到达最小。7 .加热完毕后，翻开高真空蝶阀，同时将三通阀推至里面死点。此时油扩散泵与机械泵同时处于工作状态，观察热偶计的读数。当低真空测量到最小值时，转至高真空测量，直至机组到达极限真空度为止。8 .翻开灯丝，电离计接通，开始进行高真空度测量。9 .当真空度不再变化，停止高真空测量。先关闭灯丝，再关闭高真空蝶阀，停止对油扩散泵加热。10 .等到油扩散泵冷却至室温后，关闭机械泵和冷却水，切断电源。【结果与讨论】1、机械泵得到真空的真空度2、油扩散泵得到真空的真空度实验数据：由图可得，压强越小，斜率越小，表示压强不易继续降低，难度越大。最后真空度保持在1.0*10-3pa左右。【结论与展望】通过本次实验，针对本次实验，我们得出的结论是压强越小，抽气的难度越大，即压强不易继续降低。同时真空度在最后的值可以到达1.2*10Pa那么小，可见真空效果非常好。真空的获得为接下来的一系列真空实验提供了良好的环境。给相应的真空实验打好了根底。【参考文献】近代物理实验讲义M.浙江师范大学数理信息学院近代物理实验室，2011