真空及真空電爐溫度的概念在真空技術(shù)中,把低于一個大氣壓的氣體狀態(tài),統(tǒng)稱為真空。與正常的大相比,這是一種較稀薄的氣體狀態(tài)。
真空中殘存氣體的稀薄程度就是真空程度的高低,即真空度。
真空度的單位
依據(jù)真空度的定義,衡量真空度高低最直接的物理量應(yīng)是每單位體積中的分子數(shù),但由于歷史和技術(shù)上的原因,真空度的高低是用被抽空容器中殘存氣體的絕對壓強(qiáng)來表示的。“壓強(qiáng)”,是指單位面積容器壁上所承受的壓力,它是目前國際上通用的表示真空度的物理量。1958年第一屆國際技術(shù)會議曾建議采用“托”(Torr)作為測量真空度的單位,定義為“1Torr是1個大氣壓的1/760”,因1個大氣壓為760mmHg,故Torr可以與mmHg通用。國際單位制(SI)中規(guī)定壓強(qiáng)的單位為帕(Pa),帕(Pa)是牛頓/米2(N/m2)的專門名稱。目前,包括我國在內(nèi)的許多國家已逐步用Pa取代Torr作為真空壓強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)基本單位。
真空度越高,則氣體的壓力越低,爐內(nèi)氣體分子數(shù)目也越少;反之,氣體壓力越高,意味著真空度越低??梢?,壓強(qiáng)的大小與真空度的高低成反比。
在各種文獻(xiàn)中,壓強(qiáng)的單位除了Pa和Torr外,還有標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、bar、kgf/cm2。幾種常見單位之間的換算關(guān)系如下。
1 Torr = 133.3 Pa
1 Pa = 7.5×10-3 Torr
1 Torr = 1 mmHg 柱
1 Torr = 1/760 大氣壓
真空區(qū)域的劃分
真空區(qū)域的劃分方法很多,目前,我國將真空區(qū)域劃分為:低真空、中真空、高真空和超高真空。各真空區(qū)域所對應(yīng)的真空值分別為:
低 真 空:105 ~102 Pa (760~1 Torr)
中 真 空:102 ~10-1 Pa (1~10-3 Torr)
高 真 空:10-1~10-5 Pa (10-3~10-7 Torr)
超高真空: ≤10-5 Pa (≤10-7 Torr)
在不同的真空區(qū)域內(nèi)分子運(yùn)動的物理現(xiàn)象是不同的。離子滲氮是在中低真空中進(jìn)行的,其壓力范圍通常為7~1000 Pa。
常用真空計(jì)簡介
測量低于大氣壓的氣體壓強(qiáng)的工具稱為真空計(jì)。真空計(jì)可以直接測量氣體的壓強(qiáng),也可以通過與壓強(qiáng)有關(guān)的物理量來間接測量壓強(qiáng)。前者稱為絕對真空計(jì),后者稱為相對真空計(jì)。
真空計(jì)的種類繁多,下面簡要介紹一下目前國內(nèi)離子氮化設(shè)備中常用的幾種真空計(jì)。
壓縮式真空計(jì)
壓縮式真空計(jì)又稱麥克勞真空計(jì),簡稱為麥?zhǔn)秸婵沼?jì)。麥?zhǔn)秸婵沼?jì)屬絕對真空計(jì)的范疇。其優(yōu)點(diǎn)在于測量準(zhǔn)確性高,可作為真空計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)器,其缺點(diǎn)是使用不夠方便、反應(yīng)緩慢、不能連續(xù)測量。
電阻式真空計(jì)
電阻式真空計(jì)系利用真空系統(tǒng)中分子數(shù)與傳導(dǎo)熱量有關(guān)的原理制作而成的。電阻式真空計(jì)屬相對真空計(jì)的范疇。
電阻式真空計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、能連續(xù)測量、可以測量總壓強(qiáng)、使用方便(可用導(dǎo)線進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量)。缺點(diǎn)在于該類型真空計(jì)的測量值與被測量氣體種類和氣體的組份有關(guān),這是因?yàn)樵擃愓婵沼?jì)出廠時大多是用空氣標(biāo)定的,由于離子滲氮爐中氫的存在,氫的熱導(dǎo)率與氮、空氣等的熱導(dǎo)率相比相差太大,故所測真空度值誤差較大。但由于該類真空計(jì)使用方便、讀數(shù)直觀,價(jià)格相對低廉,用于測絕對壓力變送器——絕對真空計(jì)
這是一種利用氣體壓力直接作用產(chǎn)生的變形,度量真空的絕對真空計(jì)。根據(jù)具體結(jié)構(gòu)的不同,又可分為多種形式。其中,電容薄膜式絕對壓力變送器是使用最廣泛的產(chǎn)品之一。它是利用電容量變化原理工作的,其最顯著優(yōu)點(diǎn)是檢測不受被測介質(zhì)種類和成份的影響,能長期連續(xù)使用,讀數(shù)真實(shí)可靠。但其價(jià)格相對較高。