真空工学

- Dec 21, 2017-

真空工学は、大気圧下で実行するよりも優れた結果を得るために真空を使用する技術的プロセスおよび装置を扱う。 真空技術の最も普及したアプリケーションは次のとおりです。


熱分解クロムカーバイドコーティング

反射防止ガラス

ガラス着色

真空含浸

真空コーティング

真空乾燥


真空コーターは、金属、ガラス、プラスチックまたはセラミック表面上に様々なタイプのコーティングを施すことができ、高品質で均一な厚さおよび色を提供する。 真空乾燥機は、繊細な材料に使用することができ、乾燥温度が低いために相当量のエネルギーを節約することができる。


技術

真空工学は、使用される真空のレベルに応じて大きく異なる技術および装置を使用する。 大気圧からわずかに低下した圧力は、換気システムまたはマテリアルハンドリングシステムの気流を制御するために使用できます。 低圧真空は、過度の加熱なしに食料品の処理における真空蒸発に使用することができる。 より高いグレードの真空が、脱気、真空冶金、および電球および陰極線管の製造に使用される。 特定の半導体処理には、いわゆる「超高真空」が必要です。 最も低い圧力の「最も難しい」真空は物理的実験のために作られています。そこでは空気の漂遊原子がいくつか進行中の実験に干渉するでしょう。


使用される装置は、圧力が減少するにつれて変化する。 送風機は、様々な種類の往復動ポンプとロータリーポンプを提供します。 いくつかの重要な用途では、スチームエジェクタは大型のプロセス容器を素早く大まかな真空に排気することができ、いくつかのプロセスには十分であり、またはより完全なポンピングプロセスへの予備的なものとしてもよい。 Sprengelポンプの発明は、球根の寿命を延ばす以前よりも高かった真空の生成を可能にするので、白熱電球の開発における重要なステップであった。 より高い真空レベル(より低い圧力)では、拡散ポンプ、吸収、サイロジェニックポンプが使用される。 ポンプは、真空容器内の稀少ガスを集め、それらをより高圧、より少量の排気に押し込むので、「コンプレッサー」に似ています。 2つ以上の異なる種類の真空ポンプの連鎖を、真空システムで使用することができ、システムから大部分の空気を取り除く1つの「荒削り」ポンプと、低圧および低圧で比較的少量の空気を処理する追加のステージ圧力。 いくつかの用途では、ポンピング後にエンクロージャ内に残っている空気と結合するために化学元素が使用される。 例えば、電子真空管では、金属の「ゲッタ」を誘導によって加熱して、最初のポンプの下降および管の閉鎖後に残った空気を除去した。 「ゲッタ」は、十分に良好な真空を維持しながら、残存寿命の間に管内で発生したガスも徐々に除去する。


真空システムで使用するための材料は慎重に評価する必要があります。 多くの材料は、ある程度の気孔率を有し、通常の圧力では重要ではないが、間違って使用された場合、微量の空気を真空システムに連続的に吸入する。 ゴムやプラスチックなどの一部のアイテムは、システムを汚染する可能性のあるガスを真空中に放出します。 高真空および超高真空では、金属も注意深く選択する必要があります。空気分子や水分が金属の表面に付着し、金属内の閉じ込められた気体が真空下で表面に浸透する可能性があります。 いくつかの真空システムでは、ジョイントの隙間をシールするのに低揮発性グリースの簡単なコーティングで十分ですが、超高真空では、拘束されたガスを最小限に抑えるために継手を注意深く機械加工し研磨しなければなりません。 高真空システムの部品を焼成することは通常の慣行である。 高温になると、表面に付着した気体や水分が排出されます。 しかし、この要件は、どの材料を使用できるかに影響します。


粒子加速器は、最大の超高真空システムであり、最大で数キロメートルの長さにすることができます。