Методы получения высокого и сверхвысокого вакуума. Дикарев Ю.И - 39 стр.

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ВГУ | Воронеж

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Ɉɛɴɟɦ ɝɚɡɚ, ɩɨɫɬɭɩɚɸɳɢɣ ɜ ɟɞɢɧɢɰɭ ɜɪɟɦɟɧɢ ɢɡ ɨɬɤɚɱɢɜɚɟɦɨɝɨ ɨɛɴ-
ɟɤɬɚ ɜ ɬɪɭɛɨɩɪɨɜɨɞ ɱɟɪɟɡ ɫɟɱɟɧɢɟ 2 ɩɪɢ ɞɚɜɥɟɧɢɢ Ɋ
2
, ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɛɵɫɬɪɨɬɨɣ
ɨɬɤɚɱɤɢ ɨɛɴɟɤɬɚ ɢɥɢ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨɣ ɛɵɫɬɪɨɬɨɣ ɨɬɤɚɱɤɢ ɧɚɫɨɫɚ:
S
ɷɮ
= dV
2
/dt.
Ɉɛɴɟɦ ɝɚɡɚ, ɭɞɚɥɹɟɦɵɣ ɧɚɫɨɫɨɦ ɜ ɟɞɢɧɢɰɭ ɜɪɟɦɟɧɢ ɱɟɪɟɡ ɜɯɨɞɧɨɣ
ɩɚɬɪɭɛɨɤ (ɫɟɱɟɧɢɟ 1) ɩɪɢ ɞɚɜɥɟɧɢɢ Ɋ
1
– ɷɬɨ ɛɵɫɬɪɨɬɚ ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɧɚɫɨɫɚ:
S
ɧ
= dV
1
/dt. (2)
Ɉɬɧɨɲɟɧɢɟ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨɣ ɛɵɫɬɪɨɬɵ ɨɬɤɚɱɤɢ ɧɚɫɨɫɚ ɤ ɛɵɫɬɪɨɬɟ ɞɟɣɫɬ-
ɜɢɹ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɨɦ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɹ ɧɚɫɨɫɚ:
K
ɢ
= S
ɷɮ
/S
ɧ
. (3)
ɉɨɬɨɤ ɝɚɡɚ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɢɣ ɱɟɪɟɡ ɜɯɨɞɧɨɟ ɫɟɱɟɧɢɟ ɧɚɫɨɫɚ, ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɟɝɨ
ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɬɟɥɶɧɨɫɬɶɸ.
Ⱦɥɹ ɫɬɚɰɢɨɧɚɪɧɨɝɨ ɩɨɬɨɤɚ ɜɵɩɨɥɧɹɟɬɫɹ ɭɫɥɨɜɢɟ
ɫɩɥɨɲɧɨɫɬɢ:
Q = Ɋ
1
S
ɧ
= Ɋ
2
S
ɷɮ
= Ɋ
i
S
i
. (4)
ɍɫɬɚɧɨɜɢɦ ɫɜɹɡɶ ɦɟɠɞɭ ɬɪɟɦɹ ɨɫɧɨɜɧɵɦɢ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤɚɦɢ ɜɚɤɭɭɦ-
ɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ: ɛɵɫɬɪɨɬɨɣ ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɧɚɫɨɫɚ S
ɧ
, ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨɣ ɛɵɫɬɪɨɬɨɣ ɨɬ-
ɤɚɱɤɢ ɨɛɴɟɤɬɚ S
ɷɮ
ɢ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɢ ɜɚɤɭɭɦɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɦɟɠɞɭ ɧɚɫɨɫɨɦ ɢ
ɨɬɤɚɱɢɜɚɟɦɵɦ ɨɛɴɟɤɬɨɦ U. ɋɨɝɥɚɫɧɨ (4) ɦɨɠɧɨ ɡɚɩɢɫɚɬɶ
S
ɧ
= Q/Ɋ
1
= U (Ɋ
2
– Ɋ
1
)/Ɋ
1
;
S
ɷɮ
= Q/Ɋ
2
= U (Ɋ
2
– Ɋ
1
)/Ɋ
2
. (5)
ȿɫɥɢ ɩɟɪɟɩɢɫɚɬɶ (5) ɜ ɜɢɞɟ
1
21
1
()
ɧ
P
SPP
U
;
2
21
1
()
ɷɮ
P
SPP
U
,
ɬɨ ɩɨɫɥɟ ɜɵɱɢɬɚɧɢɹ ɩɟɪɜɨɝɨ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɢɡ ɜɬɨɪɨɝɨ ɩɨɥɭɱɢɦ
USS
ɧɷɮ
111
. (6)
ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ (6) ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɨɫɧɨɜɧɵɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ ɜɚɤɭɭɦɧɨɣ ɬɟɯɧɢɤɢ.
ȿɝɨ ɦɨɠɧɨ ɬɚɤɠɟ ɩɟɪɟɩɢɫɚɬɶ ɜ ɜɢɞɟ
S
ɷɮ
= S
ɧ
U/(S
ɧ
+ U). (7)
ɉɪɢ ɭɫɥɨɜɢɢ S
ɧ
= U ɢɡ (7) ɩɨɥɭɱɢɦ, ɱɬɨ S
ɷɮ
= 0,5S
ɧ
. ȿɫɥɢ U ĺ v, ɬɨ S
ɷɮ
ĺ S
ɧ
; ɩɪɢ U ĺ 0 ɫɥɟɞɭɟɬ, ɱɬɨ S
ɷɮ
ĺ 0.
ȼɜɨɞɹ ɜ ɨɫɧɨɜɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɹ ɧɚɫɨɫɚ K
ɢ
,
ɫɨɝɥɚɫɧɨ (3), ɩɨɥɭɱɢɦ ɞɜɚ ɩɨɥɟɡɧɵɯ ɨɬɧɨɲɟɧɢɹ:
K
ɢ
= U/(S
ɧ
+ U); (8)
U = S
ɧ
K
ɢ
/(1 – K
ɢ
). (9)
39
    Ɉɛɴɟɦ ɝɚɡɚ, ɩɨɫɬɭɩɚɸɳɢɣ ɜ ɟɞɢɧɢɰɭ ɜɪɟɦɟɧɢ ɢɡ ɨɬɤɚɱɢɜɚɟɦɨɝɨ ɨɛɴ-
ɟɤɬɚ ɜ ɬɪɭɛɨɩɪɨɜɨɞ ɱɟɪɟɡ ɫɟɱɟɧɢɟ 2 ɩɪɢ ɞɚɜɥɟɧɢɢ Ɋ2, ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɛɵɫɬɪɨɬɨɣ
ɨɬɤɚɱɤɢ ɨɛɴɟɤɬɚ ɢɥɢ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨɣ ɛɵɫɬɪɨɬɨɣ ɨɬɤɚɱɤɢ ɧɚɫɨɫɚ:
                          Sɷɮ = dV2/dt.
     Ɉɛɴɟɦ ɝɚɡɚ, ɭɞɚɥɹɟɦɵɣ ɧɚɫɨɫɨɦ ɜ ɟɞɢɧɢɰɭ ɜɪɟɦɟɧɢ ɱɟɪɟɡ ɜɯɨɞɧɨɣ
ɩɚɬɪɭɛɨɤ (ɫɟɱɟɧɢɟ 1) ɩɪɢ ɞɚɜɥɟɧɢɢ Ɋ1 – ɷɬɨ ɛɵɫɬɪɨɬɚ ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɧɚɫɨɫɚ:
                             Sɧ = dV1/dt.                             (2)
    Ɉɬɧɨɲɟɧɢɟ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨɣ ɛɵɫɬɪɨɬɵ ɨɬɤɚɱɤɢ ɧɚɫɨɫɚ ɤ ɛɵɫɬɪɨɬɟ ɞɟɣɫɬ-
ɜɢɹ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɨɦ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɹ ɧɚɫɨɫɚ:
                             Kɢ = Sɷɮ/Sɧ.                             (3)
    ɉɨɬɨɤ ɝɚɡɚ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɢɣ ɱɟɪɟɡ ɜɯɨɞɧɨɟ ɫɟɱɟɧɢɟ ɧɚɫɨɫɚ, ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɟɝɨ
ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɬɟɥɶɧɨɫɬɶɸ. Ⱦɥɹ ɫɬɚɰɢɨɧɚɪɧɨɝɨ ɩɨɬɨɤɚ ɜɵɩɨɥɧɹɟɬɫɹ ɭɫɥɨɜɢɟ
ɫɩɥɨɲɧɨɫɬɢ:
                       Q = Ɋ1Sɧ = Ɋ2Sɷɮ = ɊiSi.                       (4)
    ɍɫɬɚɧɨɜɢɦ ɫɜɹɡɶ ɦɟɠɞɭ ɬɪɟɦɹ ɨɫɧɨɜɧɵɦɢ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤɚɦɢ ɜɚɤɭɭɦ-
ɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ: ɛɵɫɬɪɨɬɨɣ ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɧɚɫɨɫɚ Sɧ, ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨɣ ɛɵɫɬɪɨɬɨɣ ɨɬ-
ɤɚɱɤɢ ɨɛɴɟɤɬɚ Sɷɮ ɢ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɢ ɜɚɤɭɭɦɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɦɟɠɞɭ ɧɚɫɨɫɨɦ ɢ
ɨɬɤɚɱɢɜɚɟɦɵɦ ɨɛɴɟɤɬɨɦ U. ɋɨɝɥɚɫɧɨ (4) ɦɨɠɧɨ ɡɚɩɢɫɚɬɶ
                       Sɧ = Q/Ɋ1 = U (Ɋ2 – Ɋ1)/Ɋ1;
                         Sɷɮ = Q/Ɋ2 = U (Ɋ2 – Ɋ1)/Ɋ2.                 (5)
    ȿɫɥɢ ɩɟɪɟɩɢɫɚɬɶ (5) ɜ ɜɢɞɟ
                       1         P1       1              P2
                                        ;                        ,
                       Sɧ   ( P2  P1 )U S ɷɮ       ( P2  P1 )U
ɬɨ ɩɨɫɥɟ ɜɵɱɢɬɚɧɢɹ ɩɟɪɜɨɝɨ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɢɡ ɜɬɨɪɨɝɨ ɩɨɥɭɱɢɦ
                               1    1         1
                                               .                      (6)
                              S ɷɮ S ɧ        U
    ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ (6) ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɨɫɧɨɜɧɵɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ ɜɚɤɭɭɦɧɨɣ ɬɟɯɧɢɤɢ.
ȿɝɨ ɦɨɠɧɨ ɬɚɤɠɟ ɩɟɪɟɩɢɫɚɬɶ ɜ ɜɢɞɟ
                             Sɷɮ = SɧU/(Sɧ + U).                       (7)
    ɉɪɢ ɭɫɥɨɜɢɢ Sɧ = U ɢɡ (7) ɩɨɥɭɱɢɦ, ɱɬɨ Sɷɮ = 0,5Sɧ. ȿɫɥɢ U ĺ v, ɬɨ Sɷɮ
ĺ Sɧ; ɩɪɢ U ĺ 0 ɫɥɟɞɭɟɬ, ɱɬɨ Sɷɮ ĺ 0.
    ȼɜɨɞɹ ɜ ɨɫɧɨɜɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɹ ɧɚɫɨɫɚ Kɢ,
ɫɨɝɥɚɫɧɨ (3), ɩɨɥɭɱɢɦ ɞɜɚ ɩɨɥɟɡɧɵɯ ɨɬɧɨɲɟɧɢɹ:
                             Kɢ = U/(Sɧ + U);                          (8)
                             U = Sɧ Kɢ/(1 – Kɢ).                       (9)


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