Вакуумные системы электронно-лучевых установок

Понятие вакуума

Вакуумом (от лат. vacuum — пустота) называют состояние газа или пара при давлении ниже атмосферного. Количественной характеристикой вакуума служит абсолютное давление. Единицей измерения давления в системе СИ является Паскаль (Па), внесистемной, наиболее распространенной, — миллиметр ртутного столба или торр (мм рт. ст., торр). Между этими единицами и атмосферным давлением, существует следующее соотношение: 1 мм рт. ст. = 1,33*10² Па, а 1 атм = 760 мм рт. ст. = 10⁵ Па.

Степень вакуума в откачиваемых замкнутых объемах определяется равновесным давлением, устанавливающимся под действием противоположных процессов — откачки газа насосом и поступления газа в рабочий объем вследствие натекания через неплотности, а также технологического газовыделения.

Низкий вакуум характеризуется давлением газа, при котором средняя длина свободного пути молекул газа значительно меньше характерного линейного размера сосуда, существенного для рассматриваемого процесса. Низкому вакууму обычно соответствует область давлений от 10⁵ до 100 Па.

Средний вакуум характеризуется давлением газа, при котором средняя длина свободного пути молекул соизмерима с характерным линейным размером. Среднему вакууму обычно соответствует область давлений от 100 до 0,1 Па.

Высокий вакуум характеризуется давлением газа, при котором средняя длина свободного пути молекул значительно превышает характерный линейный размер. Высокому вакууму обычно соответствует область давлений от 0,1 до 10 ⁵ Па.

Сверхвысокий вакуум характеризуется давлением газа, при котором не происходит заметного изменения свойств поверхности, первоначально свободной от адсорбированного газа, за время, существенное для рабочего процесса. Сверхвысокому вакууму обычно соответствует область давлений менее 10^-5 Па.

Классификация степени вакуума основана на соотношении между числом взаимных столкновений молекул в замкнутом объеме N_h и числом столкновений молекул со стенками рассматриваемого объема N. Последнее, при заданной температуре, определяет характер процессов, которые протекают в рассматриваемом замкнутом объеме — вакуумной камере. Отношение NJN_M называется критерием Кнудсена (Кп который используется при оценке степени вакуума.

Вакуумная система представляет собой совокупность взаимосвязанных устройств для создания, повышения и поддержания вакуума, приборов для вакуумных измерений, а также откачиваемых сосудов и связывающих их вакуумных трубопроводов.

Вакуумная система является важнейшей частью элсюронно-лучевого комплекса. Независимо от назначения сварочной установки к вакуумной системе предъявляют ряд требований, без выполнения которых невозможно осуществить сварочный технологический процесс.

• 1. Обеспечение требуемого давления остаточных газов в рабочей камере. Для этого вакуумная система должна быть герметичной, снабжена соответствующими средствами откачки, коммутационной аппаратурой, разъемными вакуумными элементами и средствами измерения давления.
• 2. Обеспечение заданной производительности сварочной установки. Для этого вакуумная система должна иметь определенную проводимость, а вакуумные насосы — обладать необходимой быстротой действия.
• 3. Наличие средств контроля параметров, характеризующих состояние вакуумной системы.
• 4. Наличие соответствующих датчиков, осуществляющих передачу информации на ЭВМ при использовании в автоматизированных установках.