Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 1 Kalibrace manometrů Nutná definovaná redukce tlaku. Metody: ˇ Statické ­ expanzní metoda ­ metoda pomalého vzrůstu tlaku ˇ Dynamické ­ metoda s konstantním proudem plynu ­ standartní metoda kalibrace Nedostatkem statických metod je vliv sorpce a desorpce plynů z povrchu vakuového systému. Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 2 Expanzní metoda p2 = V1 V1 + V2 p1 pokud V1 V2 , pak p2 V1 V2 p1 , p2 p1 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 3 Metoda pomalého vzrůstu tlaku Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 4 I = G(p1 - p2) pro p2 p1, p1 10-1 P a I = Gp1 I = V2 dp2 d dp2 d = G V2 p1 = a pokud je a konstantní pak p2 = p0 + a, pokud p0 0, pak p2 = a Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 5 Metoda s konstantním proudem plynu Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 6 I = G2(p2 - p1) = G1(p1 - p ) p2 p1 = 1 + G1 G2 - G1 G2 p p1 = 1 + G1 G2 1 - p p1 pokud S je velká, pak p p1 p2 p1 1 + G1 G2 p1 = 1 1 + G1 G2 p2 G2 G1 , p1 G2 G1 p2 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 7 Standartní metoda kalibrace vakuometrů v oboru tlaků 10-1 - 10-5 P a Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 8 Do kalibrační komory vpouštíme známý proud plynu a komoru čerpáme známou čerpací rychlostí. Pak platí p = I S Mezi vývěvu a kalirační komoru se zařazuje kruhová clona se známou vodivostí. Vodivost clony je řádově menší než čerpací rychlost (eliminace fluktuací čerpací rychlosti). Nutno zajistit izotermičnost měření. Je nutné udržet konstantní proud plynu I, konstantní čerpací rychlost vývěvy, molekulární režim proudění clonou. p = I 1 S + 1 C Měřící rozsah 10-1 - 10-5 P a, v daném rozsahu nejpřesněší. Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 9 Vakuové napařování tenkých vrstev Nejčastěji kovové vrstvy (Al, Cu, Fe,...). Ohřátí substrátu ˇ průchodem el. proudu ˇ dopadem elektronů - elektronové dělo Měření tlouštky vrstvy - pomocí krystalového oscilátoru. Maximální pracovní tlak 10-2 P a Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 10 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 11 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 12 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 13 Standartní vakuové příruby ˇ ASA ˇ ISO-KF (NW) ˇ ISO-K ˇ CF Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 14 ASA Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 15 ISO-KF Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 16 ISO-K Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 17 CF Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 18 Rozdělení vakua vakuum tlak [mbar] tlak [Pa] nízké 103 - 100 105 - 102 hrubé, technické střední, jemné 100 - 10-3 102 - 10-1 vysoké 10-3 - 10-7 10-1 - 10-5 ultra vysoké - UHV 10-7 - 10-12 10-5 - 10-10 extrémně vysoké - XHV < 10-12 < 10-10 Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 19 Navazující přednášky: ˇ Vakuová fyzika 2 - F6450 ­ Vázané plyny ­ Sorpční vývěvy kryogenní zeolitové sublimační iontové nevypařované getry -NEG ­ Měření ve vakuové fyzice měření proudu plynu měrění tenze par ­ Konstrukční prvky vakuových zařízení - materiály, spoje,... Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 20 ˇ Experimentální metody a speciální praktikum A 1 - F7541 1. Graduace ionizačního manometru (a) Změřte závislost kolektorového proudu na emisním proudu pří konstantním tlaku. (b) Změřte závislost kolektorového proudu na tlaku při konstantním emisním proudu. 2. Měření vodivosti vakuových spoju (a) Spočítejte teoretické hodnoty vodivosti daného spoje za předpokladu molekulárního, respektive laminárního proudění plynu. (b) Naměřte vodivost spoje G pro různé rozdíly tlaků a porovnejte ji s teoretickým výpočtem. 3. Kalibrace Piraniho manometru (a) Nakalibrujte Piraniho manometr pro dvě různé teploty pomocí McLeodova manometru. Vakuová fyzika 1, P.Slavíček 21 4. Graduace Peningova manometru (a) Změřte závislost výbojového proudu Peningova manometru na napětí. (b) Změřte závislost výbojového proudu Peningova manometru na proudu cívkou magnetu. (c) Změřte kalibrační křivku Peningova manometru. 5. Čerpací efekt molekulového síta (a) Určete velikosti objemů V1 a V2 částí vakuové aparatury pomocí plynové byrety. (b) Sledujte tlak v čerpaném objemu v závislosti na teplotě. (c) Sledujte vyeerpaný objem vztažený k atmosférickému tlaku v závislosti na čase čerpání. 6. Hmotový spektrometr (a) Seznamte se s obsluhou hmotového spektrometru (b) Zjistěte složení plynů ve vakuové aparatůře při různých tlacích tlaku