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低温技术与真空技术的关系

时间:2014-11-23      阅读:350

 低温技术与真空技术的关系

低温技术和真空技术之间存在着密不可分的关系。低温真空技术是利用低温的手段获得真空的技术。两者之间的关系主要是以气体与固体或液体表面之间的相互作用为基础。在极低温下,几乎所有的气体都凝结成固体,其蒸汽压非常低,这样就可以获得真空。同时,为获得和保护低温,又必需应用真空技术,例如:真空绝热、降压降温制冷等。低温的存在又是获得和维持真空的一种手段。

采用液氮(77K)或液控制冷的冷阱或档板,能大幅度减少扩散泵的返流。这种低温与真空相结合的形式,在真空获得方面长期占主导地位,乞今还在沿用。

采用低温泵可以获得高抽速(103104m/s)与高真空(10-9Pa以下),是干净而连续的抽真空手段。在20K的低温下,可以凝聚氖、氢和氨以外的其他任何气体,使它们的蒸汽压降到10-9Pa以下。如果凝聚上述三种气体,并使其蒸气压降到10-9Pa以下,则必须达到下列的温度条件:氖,T≈6K;氢,T≈2.5K;氦,T≈0.3K。若利用低温吸附,可以在T≤4.2K时排氦,在T≤20K时排氢,在T≤77K时排氮。常用的吸气剂有固态二氧化碳(深冷霜)、活性炭和分子筛等。采用低温捕集可以束缚不凝性气体(如在4.2K的低温面上10-4PA的氢气)

在通入可凝气体(例如氩),可形成混合凝聚物(AR-H2)而沉积。低温吸气是通过金属薄膜的化学吸附而向金属膜内扩散化学性气体,例如钛对氢有较大的低温吸气能力。

采用低温泵是建造大型环境模拟室的*方案。它是在原有80K的冷壁上,再加上一个T≤20k的氦气冷却低温面,两者组合起来就可以了。

用低温吸附(例如用活性炭吸气剂)维持低温容器绝热夹层的真空度,有力地促进了低温液体的生产、储存和应用。

总之,低温与真空两者互相依托和互相促进,缺一不可,并形成一门边缘学科---低温真空学。

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