Основы вакуумной техники, пер. с англ., М., «Энергия», 1969. 272 стр. с илл. ~
На современном научном уровне излагаются основы техники получения и измерения высокого вакуума, рассматриваются практические методы расчета вакуумных систем и их отдельных элементов.
Лвдробно описаны процессы взаимодействия атомов и ионов с поверхностями твердых тел при низких давлениях.
Книга предназначена для специалистов-вакуумщиков.
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Предлагаемая вниманию читателя книга Г. Левина представляет сжатое изложение общих основ вакуумной" техники, охватывающее теоретические предпосылки процессов, (происходящих при откачке, методы измерения вакуума, средства его достижения, а также вакуумные материалы и способы их соединения.
К достоинствам книги следует отнести цельность изложения и четкость в оценках применимости отдельных элементов вакуумного оборудования к конкретным задачам. Вместе с тем в книге затронуты и последние достижения в области вакуума, что позволяет читателю составить правильное представление о современном уровне этой отрасли техники. Обширная библиография делает возможным более серьезное изучение вопросов, заинтересовавших читателя.
Среди книг, посвященных вакуумной технике, данное руководство относится к числу тех, которые заполняют пробел, существующий между такими изданиями, как «Основы вакуумной техники» Б. И. Королева, рассчитанные на студентов техникумов и рядом руководств, посвященных вопросам вакуумной техники. Характер изложения и существо вопросов, затронутых в книге Г. Левина, позволяют рекомендовать ее в качестве пособия для неспециалистов-вакуумщиков, вынужденных использовать эту технику в своей инженерной и исследовательской практике.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Применение систем с малым давлением остаточных газов необходимо во многих научных исследованиях, таких как масс-спектроскопические анализы, изготовление полупроводниковых приборов путем испарения тонких пленок, исследование газового разряда и электронная физика. Во всех этих случаях высоковакуумная техника является средством, используемым экспериментатором для обеспечения соответствующей среды.
Цель этой книги заключается в том, чтобы помочь научному работнику, который, не являясь специалистом в вакуумной технике, сталкивается с необходимостью ее применения. В книге обсуждаются основные явления, происходящие в вакууме, так что читатель может оценить, влияют ли они на его исследования, и если влияют, то в какой степени. Это поможет ему решить, какое экспериментальное устройство следует применить, и подскажет правильный выбор вакуумного оборудования среди многочисленных промышленных установок. Излагаемый материал может также служить руководством при конструировании специального оборудования. В качестве примеров можно привести несколько характерных вопросов, возникающих при проектировании вакуумных систем. Так, решение вопроса о том, должна ли прогреваться вакуумная система, очень сильно влияет на выбор конструкции ее узлов. Это решение, основанное на подробном анализе, должно быть сделано до монтажа системы, во избежание последующих задержек из-за того, что ее элементы могут не удовлетворять необходимым требованиям. Вакуумные манометры, как правило, имеют ограниченную область применения и могут давать неточные показания, если их неправильно использовать. Существует много различных типов насосов, и новичку очень трудно решить, какой насос или комбинация «асосов наиболее приемлемы в данном конкретном случае.
Чтобы ограничить объем книги, автор приводит ссылки на более подробные обзоры и основные учебные руководства. Прежде всего указываются недавние публикации, в которых в свою очередь можно найти ссылки на предыдущие работы.
В первых четырех главах изложены теоретические основы вакуумной техники. В гл. 1 рассматривается кинетическая теория газов в той мере, в какой она может быть применима в данной области. Основные уравнения даются без подробных выводов. Одним из важнейших для вакуумной техники приложений теории является случай течения газов через отверстия и трубопроводы, рассматриваемый в гл. 2. После начала откачки весь газ со стенок рабочей камеры и других поверхностей поступает в вакуум. Поэтому очень важно учитывать взаимодействие газов с поверхностями и выделение газа с последних. Эти процессы рассматриваются в гл. 3. Следующая глава посвящена изложению теории процессов откачки без ссылок на особенности откачных систем. В гл. 5 описаны способы измерения давления остаточных газов. Существует два класса приборов для определения поведения вакуумной системы: манометры полного давления и манометры парциального давления, или масс-спектрометры. Обсуждаются основные типы манометров, их преимущества и недостатки. Одним из специальных применений масс-спектрометра является течеискание. Другими важнейшими вакуумными измерениями являются определение проводимости и скорости откачки, а также калибровка манометров.
В главах 6 и 7 описаны различные компоненты вакуумных установок, такие как насосы, клапаны и соединительные прокладки. Особенно важно не только перечислить все рассматриваемые компоненты, но и оценить их совершенство и надежность. Для новейшего оборудования это сделать трудно. Поэтому автор придает особое значение опыту, накопленному в лаборатории физики плазмы Принстонского университета (в тексте ППЛ). В главах 8 и 9 обсуждены материалы, методы соединения и изготовления узлов вакуумных систем. В последней главе намечены в общих чертах методы проектирования вакуумных систем и даны некоторые примеры.
: Герхард ЛЕВИН
5
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие к русскому изданию ....... 3»
Предисловие............. 4
Список обозначений............ 6-
Введение . .............. 7
Глава первая. Основные уравнения кинетической теории газов............. 9
1-1. Уравнение состояния......... 9
1-2. Энергия и скорость молекул....... 11
1-3. Число молекул, падающих на поверхность ... 11
1-4. Длина свободного пробега молекул..... 12:
1-5. Вязкость ............ 12
1-6. Перенос тепла .......... 12:
il-7. Термомолекулярное течение....... 15
Глава вторая. Течение газа через отверстия и трубопроводы . ............. 16
2-1. Поток массы и проводимость . . .... 17
2-2. Проводимость отверстий при молекулярном течении 17 2-3. Проводимость трубопроводов при молекулярном течении ............. 18-
2-4. Проводимость отверстий в области вязкостного течения ............. 20
2-5. Проводимость трубопроводов в области вязкостного
течения............. 2t
2-6. Проводимость трубопроводов в переходной области 23
2-7. Температурная зависимость проводимости ... 24
2-8. Турбулентный поток через трубопровод ... 24
Глава третья. Процессы на поверхности твердых тел 25
3-1. Газопроницаемость.......... 25
3-2. Диффузия газа из полубесконечной пластины . . 32
3-3. Диффузия газа из пластины конечных размеров . 34
3-4. Адсорбция и термическая десорбция..... 37
3-5. Испарение и диссоциация........ 52
3-6. Взаимодействие ионов с поверхностью .... 57 3-7. Десорбция под действием электронной бомбардировки............. 67
3-8. Десорбция под действием фотонов..... 70
3-9. Получение газообразных соединений путем поверхностных реакций.......... 70
3-10. Газовыделение и обезгаживание поверхностей . . 72
Глава четвертая. Процесс откачки...... 83
4-1. Откачка сосредоточенного объема..... 83
4-2. Откачка распределенного объема...... 86
Глава пятая. Измерение низкого давления .... 89
5-1. Манометры полного давления....... 89
5-2. Манометр Мак-Леода......... 90
5-3- Мембранные манометры........ 92
5-4. Термоэлектрические манометры...... 93
271
Ъ-5. Альфатронный манометр . . . . . • .
5-6. Ионизационный манометр с накаленным катодом .
5-7. Манометры со скрещенными электрическим и магнитным полями ........ .
5-8. Измерение парциальных давлений.....
5-9. Десорбционный спектрометр......
5-10. Ионные источники.........
5-11. Усиление ионного тока........
5-12. Разделение масс.........
5-13. Масс-спектрометр в качестве манометра полного дав ления .............
5-14. Обнаружение течей........
'5-15. Измерение скорости откачки.....
5-16. Измерение проводимости.......
5-17. Градуировка манометров.......
Глава шестая.
Насосы
64. Форвакуумные насосы.........
6-2. Диффузионные насосы и ловушки......
6-3. Молекулярные насосы.........
'6-4. Сорбционная откачка...... . . .
. 6-5. Ионно-сорбционные насосы.......
6-6. Геттерно-ионные насосы........
6-7. Криогенные конденсационные насосы и ловушки .
Глава седьмая. Элементы вакуумных систем . . . .
7-1. Выбор элементов вакуумных систем и их надежность
7-2. Краны и шлифовые соединения......
7-3. Разборные соединения и вводы-......
7-4. Вакуумные вентили..........
7-5. Гибкие трубопроводы и сильфоны...... ..
7-6. Передача движения в вакуум.......
7-7. Очистка газов .......
'лава восьмая.
8-1. Металлы . 8-2. Стекло . . 8-3. Керамика . 8-4. Нитрид бора
Материалы для вакуумных систем
и микалекс
94 94
102
108 109 111 113 116
124 124 126 128 129
133
134
140 150 152 165 170 177
184
184 186 186 196 205 206 210
212
212 217 2!7 222
Глава девятая. Способы очистки деталей и изготовления неразъемных вакуумных соединений......
9-1. Общие соображения и вопросы надежности .
9-2. Вакуумные смазки, цементы и замазки ....
9-3. Пайка тугоплавкими и легкоплавкими припоями .
9-4. Сварка.............
9-5. Несогласованные спаи стекла.......
9-6. Спаи стекла с металлом и керамикой.....
9-7. Соединения керамики с металлом......
9-8. Очистка и термообработка........
Т лава десятая. Вакуумные системы......
10-1. Основные требования к конструкции вакуумных систем 10-2. Примеры вакуумных систем.......
272
224
224 225 227 234 237 242 244 246
253
253 255
Цена: 150руб.
