Большая Советская Энциклопедия (ВА) - БСЭ БСЭ

  Лит.: Ланис В. А., Левина Л. Е., Техника вакуумных испытаний, 2 изд., М. — Л., 1963; Пипко А. И., Плисковский В. Я., ПенчкоЕ. А., Оборудование для откачки вакуумных приборов, М. — Л., 1965.

  А. В. Балицкий.

Рис. 2. Трубчатый вакуумный натекатель: 1 — капиллярная трубка; 2 — проволока; 3 — подогреватель (показана его обмотка).

Рис. 1. Схема вакуумного сильфонного вентиля с ручным управлением.

Вакуумная плавка

Ва'куумная пла'вка, плавка металлов и сплавов под пониженным давлением, чаще всего 10-1 —10-4 н /м 2 (10-3 —10-6 мм рт . ст .). Позволяет эффективно очищать металл от газов (азота, кислорода и водорода), примесей цветных металлов и неметаллических включений; успешно используется в производстве металлов для особо ответственных изделий. Эту плавку осуществляют в вакуумных электропечах. В. п. металлов и сплавов получила промышленное применение в начале 50-х гг. 20 в. Этим методом в СССР ежегодно выплавляют сотни тыс. т высококачественных сталей, сплавов и чистых металлов.

Вакуумная спектроскопия

Ва'куумная спектроскопи'я, спектроскопия коротковолновой ультрафиолетовой области и мягких рентгеновских лучей (длиной волны от 200 до 0,4—0,6 нм , или от 2000 до 4—6Ă. Излучение в этом диапазоне длин волн сильно поглощается в воздухе, поэтому в В. с. спектральный прибор, приёмник и источник излучения помещают в герметическую камеру, из которой откачан воздух до давления 10-4 — 10-5 мм рт . ст . (10-2 —10-3 н /м 2 ). Камеру часто наполняют инертными газами (например, гелием), которые не поглощают излучение. Источником излучения в В. с. чаще всего служит высоковольтная вакуумная (или «горячая») искра, работающая при напряжении 50 кв и искровом промежутке около 1 мм . Установка, создающая искру, помещена в одной камере со спектральным прибором.

  Приборы и методы, применяемые в В. с., обладают специфическими. особенностями, обусловленными непрозрачностью обычных оптических материалов для коротковолновой области. Для длин волн меньше 110 нм (1100 Ă) вместо приборов с обычными призмами и линзами применяют спектрографы с вогнутыми дифракционными решётками из стекла либо изогнутыми кристаллами (например, слюда), действующими как дифракционная решётка .

  Исследование спектров испускания и поглощения в ультрафиолетовой области имеет большое значение для изучения строения внутренних электронных оболочек атома, систематики атомных и электронных молекулярных спектров , для расшифровки спектров звёзд и туманностей. Особенно большое значение имеет В. с. для физики высокотемпературной плазмы.

  Лит.: Сойер Р., Экспериментальная спектроскопия, пер. с англ., М., 1953; Гаррисон Д., Лорд Р., Луфбуров Д., Практическая спектроскопия, пер. с англ., М., 1950.

Вакуумная техника

Ва'куумная те'хника, совокупность методов и аппаратуры для получения, поддержания и контроля вакуума.

  История развития физики и химии, а также ряда отраслей промышленности неразрывно связана с развитием В. т. Герон из Александрии (вероятно, 1 в.) описывает приспособления (рис. 1 и 2 ), которые можно считать прототипами пневматических механизмов, использованных позднее для создания разрежения. Первые опыты с вакуумом относятся к 40-м гг. 16 в. В 1654 немецкий учёный О. фон Герике поставил опыт с Магдебургскими полушариями, наглядно показав существование атмосферного давления. Насос, которым он пользовался, был первым насосом для получения вакуума (рис. 3 ).

  Изготовление ламп накаливания (1879) вызвало дальнейшее развитие В. т. Значительный вклад в В. т. внёс немецкий учёный В. Геде. В 1905 он впервые применил вращательный ртутный насос, в 1913 создал первый молекулярный насос (рис. 4 ), в 1915 опубликовал отчёт о диффузионном насосе (рис. 5 ). В 1916 американский учёный Ленгмюр создал конденсационный парортутный насос (рис. 6 ).

  Быстрое развитие В. т. связано с развитием электроники, ядерной энергетики, ускорительной техники. Современные достижения в области вакуумной дистилляции , широкое распространение вакуумно-металлургических и вакуумно-химических процессов, работы в области управляемых термоядерных реакций, техника получения тонких плёнок, особо чистых материалов для космических летательных аппаратов и испытания этих аппаратов в условиях, близких к космическим, стали возможны только благодаря высокому уровню развития современной В. т. В июне 1958 в Бельгии состоялся первый Международный конгресс по В. т., решением которого было создание Международного общества по вакуумной физике и вакуумной технике.

  Вакуумная система, или вакуумная установка, представляет собой ёмкость, соединённую с вакуумными насосами , и включает в себя вакуумметры , вакуумную арматуру , течеискатели и др. устройства. Выбор типа вакуумного насоса для поддержания вакуума при обеспечении заданного процесса определяется рабочим диапазоном давлений насоса и его предельным давлением; быстротой откачки насоса в заданном диапазоне (рис. 7 ). Порядок получения высокого вакуума следующий: механическими форвакуумными насосами от атмосферного давления до 10-1 н /м 2 (10-3 мм рт. ст. ); диффузионными насосами до 10-5 н /м 2 (10-7 мм рт. ст. ); ионно-сорбционными насосами до 10-9 н /м 2 (10-11 мм рт. ст .). Достижение давлений порядка 10-6 —10-7 н /м 2 (10-8 — 10-9 мм рт. ст. ) и меньше невозможно без предварительного удаления газа со стенок откачиваемого объёма.

  При последовательном соединении насосов количество газа Q = p 1 s 1 = p 2 S 2 = .... p i S i , где p i — впускное давление; s i — быстрота откачки. При этом насосы выбирают таким образом, чтобы впускное давление в каждом последующем было заведомо меньше и не достигало допустимого выпускного давления предыдущего. Полнота использования насосов в вакуумной системе определяется быстротой откачки насоса sn и сопротивлением канала, соединяющего насос с откачиваемым элементом вакуумной системы. Эффективная быстрота откачки

  где

  — пропускная способность вакуумпровода, величина, обратная сопротивлению (измеряется в единицах быстроты откачки, л /сек ). Следовательно, всегда sэф < sн ; sэф < u. Существует следующая зависимость между количеством газа, протекающим через вакуумпровод Q = p i S i , пропускной способностью вакуумпровода u и разностью давлений на его концах: Q = u (p 2 — p 1 ). Значение u в общем случае определяется природой газа, его состоянием, геометрией вакуумпровода и режимом течения газа.

  В установках, в которых требуемая быстрота откачки столь значительна, что не может быть обеспечена насосами, установленными вне откачиваемого объёма, используют поглощающие свойства распылённого металла, например титана, аналогично тому, как это имеет место в ионно-сорбционных насосах. Внутри откачиваемого объёма устанавливают один или несколько испарителей, с помощью которых на внутренних стенках камеры осаждается титан. Для удаления газа, не поглощаемого титаном, к откачиваемому объёму присоединяют диффузионный насос.

  Одной из задач В. т. является измерение малых давлений до 10-12 н /м 2 (10-14 мм рт. ст. ) и ниже и достижение герметичности вакуумной системы, в особенности в местах соединения отдельных её элементов. Измерение столь малых давлений требует специальной аппаратуры (см. Вакуумметрия ). Обнаружение течей осуществляется специальными течеискателями.

  В. т. широко применяют как в промышленности, так и в лабораторной практике. Например, массовое производство различных электровакуумных приборов неразрывно связано с совершенствованием получения высокого вакуума и возможностью его поддержания. Изготовление этих приборов требует удаления газов (обезгаживания) и использования геттеров для сохранения вакуума. Вакуумную обработку таких приборов производят на многопозиционных карусельных откачных автоматах. Приборы проходят позиции: установку, откачку, прогрев и обезгаживание с целью удаления с внутренних поверхностей адсорбированных газов, распыление геттерирующих веществ, отпайку и съём. Очистку и разделение высокомолекулярных кремнийорганических соединений, продуктов полимеризации, масляных фракций нефти, сложных эфиров, спирта, концентратов витаминов и др. продуктов производят в вакууме 10-1 н /м 2 (10-3 мм рт. ст. ). В вакууме ведут обезгаживание и пропитывают изоляционные материалы, заливают конденсаторы и трансформаторы, пропитывают кабели, сушат вещества (например, пластмассы), которые при атмосферном давлении не высушиваются. В вакууме также сушат при комнатной и повышенной температурах и в замороженном состоянии методом сублимации термочувствительных веществ (яичный белок, ферменты, женское молоко, антибиотики, культуры бактерий, вакцины и т.д.). Вакуумными насосами удаляют растворители из веществ, не допускающих нагревания (например, взрывчатые вещества), и повышают концентрацию растворов.