2. Вакуум в науці і техніці.

2.1 Промислові вакуумні технології

Області використання вакууму різноманітні. Він широко використовується в науці та техніці.

Експериментальні дослідження випаровування та конденсації, поверхневі явище, деяких теплових процесів, низьких температур, ядерних та термоядерних реакцій здійснюються в вакуумних установках. Вакуумні системи використовуються в хімії для вивчення властивостей чистих речовин, вивчення складу та розділення компонентів суміші.

В електровакуумних приладах вакуум являється конструктивним елементом. Низький та середній вакуум використовується в освітлювальних та газорозрядних приладах, прийомно-підсилювальних та генераторних лампах, електронно-променевих трубках, в приладах надвисоких частот. Для роботи над провідникових приладів вакуум непотрібен, але в процесі їх виготовлення без нього не обійтись. Особливо широко вакуумна техніка використовується при виробництві мікросхем, де процеси нанесення тонкоплівкових покриттів, іонного травлення, електронної літографії забезпечують отримання елементів електронних схем субмікронних розмірів.

В металургії плавка та переплавка в вакуумі використовується для отримання надчистих матеріалів з високою міцністю, пластичністю та в’язкістю. Надчисті речовини, напівпровідники, діелектрики отримуються в вакуумних кристалізаційних установках. Сплави з будь-яким співвідношенням компонентів можуть бути отримані вакуумною молекулярною епітаксією. Штучні кристали алмазів, рубінів, сапфірів отримуються в вакуумних установках.

В хімічній промисловості використовуються сушильні вакуумні апарати при випуску синтетичних волокон, поліамідів, поліетилену, органічних розчинників.

Просвітлююча оптика, захисні, поглинаючі, відбиваючі покриття отримуються нанесенням тонкоплівкових шарів в вакуумі.

В харчовій промисловості вакуум використовують для довготривалого зберігання та консервування продуктів.

В медицині вакуум застосовують для збереження гормонів, лікувальних сироводок, вітамінів, при отриманні антибіотиків, анатомічних та бактеріологічних препаратів.

Приведений перелік основних застосувань вакуумної техніки вражає.

Інтенсивний розвиток методу випаровування та конденсації у вакуумі за останні роками зумовлено універсальністю технології, високою продуктивністю процесу нанесення покриттів, малою енергоємністю і поряд з іншими перевагами у порівнянні з традиційними методами одержання покриттів різного функціонального призначення. Одне з основних переваг методу випаровування та конденсації в вакуумі є екологічно чиста технологія.

Постійно зростаючі потреби народного господарства і різноманітність номенклатури зумовили появу широкого класу спеціальних вакуумних установок, призначених для вирішення конкретних виробничих завдань –металізації рулонних і смугових матеріалів, нанесення захисних, зносостійких, декоративних покриттів на металеві і неметалеві матеріали, виготовлення різних плівкових елементів електронної техніки.

2.2 Фізичні вакуумні прилади .

Засоби вимірювання тиску класифікують по виду вимірювального тиску і принципу дії. По виду вимірювального тиску засоби вимірювання підрозділяють на:

• манометри надлишкового тиску — для вимірювання надлишкового тиску;

• манометри абсолютного тиску — для вимірювання тиску, відліченого від абсолютного нуля;

• барометри — для вимірювання атмосферного тиску. Барометри розділяються на ртутні і мембранні;

• вакуумметри — для вимірювання вакууму (розрідження);

• мановакуумметри — для вимірювання надлишкового тиску і вакууму (розрідження).

Крім перелічених засобів вимірювання у практиці вимірювання одержали поширення:

• напороміри — манометри рисих надлишкових тисків (до 40 кПа);

• тягоміри — вакууметри з верхньою межею вимірювання не більше — 40 кПа;

• тягонапороміри — мановакуумметри з діапазоном вимірювання +20…-20 кПа;

• вакуумметри залишкового тиску — вакуумметри, призначені для вимірювання глибокого вакууму або залишкового тиску, тобто абсолютних тисків менш 200 Па;

• диференційні манометри — прилади вимірювання різниці тисків.

За принципом дії засоби вимірювання тиску підрозділяють на: рідинні, поршневі, деформаційні (пружинні), іонізаційні, теплові, електричні. Така кваліфікація не є вичерпною і може бути доповнена засобами вимірювання, заснованими на інших фізичних явищах.

Найбільша кількість приладів, які застосовуються для вимірювання тиску, є манометрами надлишкового тиску. У цей час існує великий вибір приладів вимірювання тиску, що дозволяє здійснити вимірювання тиску в діапазоні 10^-12…10¹¹ Па.