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      超高真空與高真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)有不少相同之處,主要有:管道的流導(dǎo)計(jì)算,殼體強(qiáng)度計(jì)  算,主泵抽速計(jì)算及泵之間匹配選擇,真空元件的清潔處理及檢漏等  超高真空與高真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)也有許多不同之處:選擇真空泵的方法不同,對(duì)材料要求不  同,采用了烘烤措施,焊接結(jié)構(gòu)和方法不同,對(duì)漏率控制更為嚴(yán)格  (1)材料選擇  金屬材料都是通過熔煉和鑄造得到的,在此過程中,空氣中的氫、氧、氮和氧化物不同  程度地溶于材料之中。存放材料時(shí),其表面還會(huì)吸附大量氣體,主要是水蒸氣、氧、氮、碳  的氧化物等。材料加工過程中的再污染及其本身的非致密性引起的滲透,這些因素就構(gòu)成了  真空中的主要?dú)庠础?nbsp; 用真空泵抽真空室時(shí),首先抽走的是容積中的大氣(這部分氣體很快被抽走)。然后是  材料表面解吸的氣體、材料內(nèi)部向表面擴(kuò)散出來的氣體以及通過器壁滲透到真空中的氣體。  解吸及擴(kuò)散表面再解吸氣體的衰減速率非常緩慢,需要時(shí)間很長(zhǎng)。一臺(tái)金屬密封的不烘烤的  真空系統(tǒng),計(jì)算表明,要達(dá)到超高真空(低于10-Pa)所需大約10h,可見不采用烘烤技  術(shù)想得到超高真空是很困難的。  超高真空所需要的材料,除滿足真空材料一般要求外,還應(yīng)滿足下列要求。  ①在烘烤溫度下,材料不應(yīng)該喪失其力學(xué)性能;殼體材料能承受外部大氣壓力。一般  低熔點(diǎn)金屬和軟玻璃滿足不了這種要求  ②材料在烘烤溫度下蒸氣壓要低  ③材料的滲透氣體量不能超過允許值。  ④材料加熱時(shí)不易變形  ⑤材料表面容易拋光。  從這些要求出發(fā),適于超高真空中用的通用材料有以下幾種。
  國(guó)超高真空系筐常用材料是0C18N9T,美國(guó)多用304不銹鋼,其次還有3041  不銹鋼,超高直空  常用于做  311.321.37等,英國(guó)多用37,其他歐洲各國(guó)背316不銹鋼,不銹鋼材質(zhì)很好,  用是T藝不當(dāng),亦會(huì)成品間屬蝕、熱裂、氣孔,奧氏體焊綠化等缺陷,影啊
玻璃:用于到接電極引入線、制作規(guī)管管殼及觀察窗等  氣密性
氧化鋁陶瓷:制作電極引入線的絕緣子  可伐,作與玻璃或陶瓷的封接件  級(jí)、銅、鋁:密封圈材料
氟橡膠,常開啟的門與窗的水冷密封圈  超高真空系統(tǒng)清洗處理非常重要,清洗處理好與否,直接影響極限真空的獲得。良堅(jiān)的  2)表面化學(xué)清洗及烘烤  清潔處理工藝·可以使材料的出氣率低幾個(gè)數(shù)量級(jí),以不銹鋼為例,長(zhǎng)期暴露于大氣,不  行任何處理,抽氣1h后的出氣率2×10-Pa·m3/(s·m2);如果經(jīng)除油處理,不烘烤福  4h后可到1×10-Pa·m3/(s·m3),若除油后再清洗,在250℃下烘烤15h,出氣率可  到1×10-Pa·m/(s·m2),使出氣率下降了近五個(gè)數(shù)量級(jí)。  真空系統(tǒng)烘烤,對(duì)獲得超高真空是不可少的手段。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的真空系統(tǒng),如果設(shè)有  烘烤手段也沒有采取其他措施,無論選擇什么類型的真空泵抽氣,如擴(kuò)散泵、濺射離子泵  低沮泵泵等,只能獲得的工作壓力約為10-4-10-Pa數(shù)量級(jí),極高真空10-6Pa量級(jí),再
不銹鋼最有效的加速出氣方法有兩種:0在80950下真空就:在0下空t  中烘烤,真空烤應(yīng)在10P下進(jìn)行,這樣可使材料中的氫濃度降低到最低限度,烘烤  在2700Pa的純氧中進(jìn)行,以避免烘烤過程中,存在的水蒸氣對(duì)表面產(chǎn)生影響  就時(shí)需要注意金屬玻璃封接件、金屬周瓷封接件的烘烤溫度不應(yīng)超過400·銅數(shù)  圈不應(yīng)超過450℃.玻璃烘烤溫度根據(jù)種類不同而異,其范圍為140~300℃內(nèi),非金屬材料  為80~100℃,普通金屬材料為300~450℃
(3)抽氣技術(shù)
超高真空系統(tǒng)所用的主泵有油擴(kuò)散泵、濺射離子泵、鈦泵(蒸發(fā)式或升華式鈦泵)、渦  輪分子泵、低溫泵等,近年來國(guó)內(nèi)有用鋯鋁吸氣劑泵與其他泵類組合抽氣來獲得超高真空、  對(duì)超高真空系統(tǒng)使用的真空泵要求,除通常的選泵原則外,還有  a.主泵極限真空要比真空裝置的工作真空高一個(gè)到一個(gè)半數(shù)量級(jí),如工作真空選  1×10-Pa,那么泵的極限真空至少為1×10-Pa;  b.在真空裝置工作真
3.6超高真空系統(tǒng)及抽氣  減少機(jī)械泵油的返流有三種方法:n.在粗抽管道中加液氮冷阱,是一種最有效的方法;  粗抽管道上安裝充氣閥,充入干燥氮?dú)?使真空室保持到15~30Pa真空度;c.不用粗抽  管道,通過擴(kuò)散泵進(jìn)行粗抽  般來講,污染控制較好的真空系統(tǒng),可得到10-10Pa的真空度。  那渦輪分子泵抽氣系統(tǒng)高壓縮比的渦輪分子泵,以雙級(jí)旋片式真空泵為前級(jí),可得  10-Pa的真空度。用擴(kuò)散泵作前級(jí),可得到10-9Pa真空度。泵人口安裝上鈦升華  阱,獲得的真空度高于10-Pa。  渦輪分子泵對(duì)氫的壓縮比較小,殘余氣體中主要是氫。泵的極限氫分壓受泵的壓縮比和  前級(jí)管道中氫分壓的限制,采用擴(kuò)散泵作前級(jí),可降低前級(jí)管道中的氫分壓,進(jìn)而可提高泵  的極限真空。

般只允許烘烤到  渦輪分子泵內(nèi)表面積大,烘烤出氣是非常必要的。由于結(jié)構(gòu)限制  100℃左右  為了消除粗抽時(shí)的污染,可以通過渦輪分子泵進(jìn)行粗抽,在這種情況下,要求機(jī)械泵有  足夠大的抽速,使渦輪分子泵轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的75%時(shí),就能將真空室抽到20~200Pa  殷渦輪分子泵的加速時(shí)間為5~10min,這意味著機(jī)械泵排氣時(shí)間必須小于這個(gè)范圍。  ③濺射離子泵抽氣系統(tǒng)濺射離子泵通常與鈦升華泵聯(lián)合使用。濺射離子泵的殘氣中  要成分是氫,而鈦升華泵抽氫效果最好。一般中小型真空系統(tǒng)以濺射離子泵作主泵;而大  系統(tǒng)以鈦升華泵作主泵。用這種機(jī)組可得到10-Pa的真空度。  在超高真空系統(tǒng)中,要求濺射離子泵要徹底烘烤。如果真空室已進(jìn)行了高溫烘烤,那么  只需要250℃烘烤,真空度到10-5Pa后,緩慢升到250℃,時(shí)間為10~20h。  ④低溫泵抽氣系統(tǒng)低溫泵對(duì)不銹鋼制造的超高真空容器排氣很適合。20K的低溫泵  得到10-8Pa的真空度,4.2K的低溫泵,可得到10-10~10-12Pa的真空度。  低溫泵系統(tǒng)不產(chǎn)生碳?xì)浠衔?、金屬膜的剝落碎片或自身帶來的其他污染。在超高真?nbsp; 種清潔抽氣手段。
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