Современные способы получения высокого вакуума

Вакуумная техника имеет дело с давлениями в пределах примерно от 10³ до 10^и мм рт. ст. и ниже, что составляет более 15 порядков давления (по степени десяти). Такой широкий диапазон не позволяет осуществлять получение высокого вакуума по какому-либо одному способу.

В настоящее время существуют два основных способа получения вакуума: а) при помощи вакуумных насосов и б) при помощи специальных поглотителей газа. Необходимо упомянуть и третий, правда вспомогательный, способ — применение вымораживающих ловушек, снижающих давление паров, присутствующих в вакуумной системе.

Области давлений, в которых наиболее рационально применяются вакуумные насосы принятых в настоящее время типов, а также поглотители и ловушки, показаны на диаграмме рис. 5-1.

Приведенные на рис. 5-1 названия типов насосов характеризуют принцип их действия. Помимо этих типов, было разработано в свое время довольно большое количество насосов других типов,, но все они теперь устарели и не представляют интереса; вращательные же и пароструйные насосы получили всеобщее распространение.

На диаграмме рис. 5-1 не нашли себе места так называемые «ионные» насосы, так как они только еще начинают выходить из стен лабораторий и их параметры нельзя считать установившимися. Ионные насосы могут работать в более ограниченной (со стороны верхнего предела) области давлений, чем пароструйные насосы, но со стороны нижнего предела они, вероятно, превзойдут пароструйные. Описание этих насосов приведено ниже.

Поглотители, как правило, вносят в тот же объем, в котором требуется получить высокий вакуум или понизить парциальное давление активных газов и паров; такое использование поглотителей весьма рационально, так как контакт между поверхностью поглотителя и связываемым газом не затрудняется сопротивлением откачных трубок. Не исключена возможность использования и поглотителей, располагаемых вне откачиваемого объема, такой способ использования поглотителя применен, например, в одной из описанных ниже моделей ионного насоса.

Ловушки снижают давление паров в электровакуумном приборе в-процессе его откачки, но с той же целью ловушки можно применять и к отпаянным приборам. Парциальное давление паров многих веществ, как мы увидим ниже, при применении ловушек можно снизить до исчезающе малых значений, значительно меньших 10^-11 мм рт. ст.

Наконец, на диаграмме рис. 5-1 не указан способ получения сверхвысокого вакуума (выше 10⁷ мм рт. ст.) в небольших вакуумных системах путем использования способности ионизационных манометров поглощать газы до давлений порядка по крайней мере 10^н мм рт. ст.; этот способ, по-видимому, ограничится применением в лабораторных условиях.