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目录1

第一章 真空基础1

一、真空概念和测量单位1

（一）真空概念1

（二）真空测量单位1

二、真空区域划分2

三、真空技术名词术语2

（一）一般术语2

（二）真空泵及其有关术语6

（三）真空系统及有关术语11

（四）真空计及有关术语11

（五）检漏及有关术语16

四、真空技术图形符号18

（一）真空泵18

（二）真空阀门19

（四）阱20

（三）挡板20

（五）除尘、过滤器21

（六）真空管路及其连接21

（七）压力测量仪表22

（八）真空容器22

（九）符号应用示例23

五、理想气体的状态方程及基本定律23

（一）理想气体的压力24

六、理想气体的压力、质量和密度24

（二）理想气体的质量25

（三）理想气体的密度26

七、气体分子热运动速度26

（一）麦克斯韦速度分布定律26

（二）最可几速度vm27

（三）算术平均速度？27

（四）均方根速度v？27

（五）气体中的音速28

（一）气体分子间的碰撞30

（二）气体分子与容器壁碰撞30

八、气体分子碰撞次数30

九、气体分子的平均自由程34

（一）单一气体分子的平均自由程35

（二）两种气体混合时的平均自由程35

（三）多种气体混合时的平均自由程36

（四）在气体中运动的电子的平均自由程36

（六）平均自由程与温度的关系37

（七）分子自由程的分布规律37

（五）在气体中运动的离子的平均自由程37

十、常压下气体的迁移过程38

（一）迁移方程38

（二）气体的内摩擦（粘滞性）38

（三）气体的热传导39

（四）气体的扩散40

十一、低压下气体的迁移过程49

（一）滑动现象49

（二）低压下气体的粘滞性51

（三）温度剧增现象52

（四）低压下气体的热传导53

十二、吸附54

（一）固体与气体的相互作用54

（二）吸附基本概念55

（三）吸附的平衡状态——吸附等温线56

（四）吸附的非平衡状态——吸附和解吸速率61

十三、低压下的气体放电现象65

（一）气体的电离65

（二）气体放电67

（三）辉光放电70

（四）弧光放电71

（五）火花放电73

（六）电晕放电73

（七）高频放电74

（八）潘宁放电74

十四、表面分析75

（一）表面分析装置的种类与特点75

（二）元素的俄歇电子能量、相对灵敏度及化学效应80

（三）光电子的能量、相对产额及化学效应82

（四）反射式高能电子衍射（RHEED）图像的识别91

（五）二次离子质量分析93

第二章 管道流导计算97

一、气体流量、流阻、流导的基本公式97

二、流量单位98

三、应用列线图和曲线计算管道串联时的流导和泵的有效抽速98

四、气体沿管道的流动状态99

（一）湍流99

（二）粘滞流99

（五）湍流与粘滞流的判别100

（四）粘滞-分子流100

（三）分子流100

（六）粘滞流、粘滞—分子流和分子流的判别101

五、粘滞流时孔的流导101

六、分子流时孔的流导102

（一）圆孔102

（二）矩形薄壁窄缝103

（三）管道中隔板上的小孔104

（四）缩孔104

（一）圆截面长管道105

七、粘滞流时管道的流导105

（二）矩形及正方形截面管道107

（三）环形截面管道108

（四）偏心圆环108

（五）椭圆形截面管道109

（六）径向辐射流结构流导109

（七）短管110

（八）各种气体的流导关系110

（一）圆截面长管111

八、分子流时管道的流导111

（二）圆截面短管113

（三）环形截面管道114

（四）椭圆形截面管道115

（五）锥形管道115

（六）扁缝形管道116

（七）矩形管道117

（八）等边三角形截面管道117

（十）弯管118

（九）变截面及匀截面管道118

（十一）径向辐射流结构的流导119

（十二）各种气体的流导关系119

九、分子流、粘滞流时对20℃空气，孔和管道的流导汇总表120

十、粘滞—分子流时管道的流导122

（一）圆截面管道122

（二）矩形截面管道124

十一、以克劳辛系数计算管道流导124

十三、用传输几率计算流导128

十二、挡板的流导128

十四、分子流下复杂管路的流导和传输几率132

（一）两个截面相同的管道串联132

（二）两截面相同的管道中间连接一个大容器132

（三）管道与小孔组合后的传输几率133

（四）两管道中间有小孔后管路传输几率133

（五）两个截面不同的管道串联后的传输几率133

（三）型式与基本参数134

（二）结构原理134

（一）概述134

第三章 机械真空泵134

一、往复式真空泵134

（四）国产往复真空泵的技术性能、外形及安装尺寸135

（五）WL系列立式节能往复真空泵141

二、液环式真空泵143

（一）概述143

（二）工作原理143

（三）国产水环式真空泵的技术性能、特性曲线、外形及安装尺寸144

（二）工作原理163

（三）国产液环—大气真空泵的技术性能、特性曲线、外形及安装尺寸163

三、水环—大气真空泵163

（一）概述163

四、油封式旋转机械真空泵169

（一）概述169

（二）工作原理169

（三）国产油封式旋转机械真空泵系列型式和基本参数172

（四）国产2X型旋片式真空泵的技术性能、性能曲线、外形及安装尺寸174

（五）国产直联旋片式真空泵的技术性能、特性曲线、外形及安装尺寸191

（六）国产2H型滑阀式真空泵技术性能、特性曲线、外形及安装尺寸196

五、罗茨真空泵202

（一）概述202

（二）工作原理203

（三）ZJ型罗茨真空泵的型式和基本参数203

（四）国产ZJ型罗茨真空泵的特性曲线、外形及安装尺寸205

（五）国产ZJ型罗茨泵的技术性能206

（一）概述217

六、涡轮分子泵217

（二）涡轮分子泵结构原理219

（三）涡轮分子泵型式及基本参数219

（四）国产F型立式涡轮分子泵技术性能、外形及安装尺寸220

七、其他型式机械真空泵226

（一）无油机械真空泵226

（二）隔膜式真空泵230

（三）余摆线机械真空泵231

（四）双叶螺杆真空泵234

（一）旋片式、滑阀式真空泵性能测试方法235

八、机械真空泵的性能试验方法235

（二）罗茨真空泵性能测试方法241

（三）涡轮分子泵性能测试方法245

第四章 蒸汽流真空泵250

概述250

一、水蒸汽喷射真空泵250

（一）应用范围250

（二）结构简述250

（三）工作原理252

（四）水蒸汽喷射泵的几个重要参数253

（五）型式及基本参数254

（六）国产水蒸汽喷射真空泵技术性能256

二、油增压泵（扩散喷射泵）259

（一）概述259

（二）结构原理259

（三）Z型系列油增压泵主要技术性能指标、特性曲线及外形尺寸260

（三）影响油扩散泵性能的因素263

（二）结构原理263

三、油扩散泵263

（一）概述263

（四）提高油扩散泵极限真空的方法264

（五）用油扩散泵获得超高真空的方法265

（六）真空油扩散泵、扩散喷射泵型式与基本参数266

（七）国产K、KT系列高真空油扩散泵主要技术性能、特性曲线及外形连接尺寸269

（八）蒸汽流真空泵性能测试方法280

一、钛泵286

（一）概述286

第五章 气体捕集真空泵286

（二）升华钛泵和蒸发钛泵287

（三）弹道式钛泵304

（四）溅射离子泵306

二、低温泵316

（一）概述316

（二）低温泵的分类316

（三）低温泵的抽速317

（四）低温泵的热负荷322

（六）低温泵的工作时间324

（五）低温泵的起动时间324

（七）深冷霜吸气现象325

（八）小型制冷机低温泵327

三、分子筛吸附泵334

（一）概述334

（二）分子筛吸附泵的结构337

（三）分子筛吸附泵的计算338

（四）影响分子筛吸附泵性能的因素340

（五）分子筛在温度20K以下工作时的吸附性能342

（六）分子筛用作干燥剂的性能343

（七）国产分子筛吸附泵主要技术参数344

四、锆铝吸气泵344

（一）概述344

（二）锆铝吸气剂泵结构及抽气原理345

（三）锆铝吸气带的工作特性347

（四）锆铝吸气泵性能参数的选择349

（一）橡胶密封352

二、静密封352

一、概述352

第六章 真空密封352

（二）氟塑料397

（三）金属密封397

三、动密封412

（一）动密封型式412

（二）真空动密封型式及尺寸414

（三）金属波纹管密封428

（四）液态金属密封437

（五）磁力传动438

（六）磁流体密封438

第七章 真空元件443

一、真空阀门443

（一）概述443

（二）真空阀门的一般结构原理443

（三）真空阀门的型号、编制、型式及基本参数445

（四）国产真空阀门型式、性能参数454

（五）各类金属阀门的结构图498

（六）玻璃活塞509

二、挡油帽、挡板和冷阱515

（一）挡油帽515

（二）挡板515

（三）阱521

三、低温容器532

（一）概述532

（二）低温容器的热流量计算532

（三）液氮生物容器537

（四）自增压式液氮容器539

（五）国产低温容器的技术性能540

四、观察窗、电极引入542

（一）观察窗542

（二）电极引入546

第八章 真空室设计553

一、真空室553

（一）概述553

（三）真空室的水冷与加热554

（二）真空室的门554

二、真空室设计的一般知识555

（一）薄壳555

（二）设计压力556

（三）壁厚的附加量556

（四）容器的最小壁厚556

（五）许用应力556

（七）开孔削弱系数557

（六）焊缝系数557

（八）压力试验558

三、真空室壳体设计558

（一）圆筒形壳体558

（二）球形壳体573

（三）锥形壳体573

（四）盒形壳体574

（五）椭圆球形壳体579

（六）环形壳体580

（二）图表法计算加强圈582

（一）概述582

四、圆筒体加强圈的设计582

五、封头设计583

（一）外压球形封头583

（二）外压凸形封头583

（三）锥形封头585

（四）平盖585

（五）同圆筒体连结的加强球盖589

（六）井字加强圆形球盖592

（七）封头标准593

六、开孔加强设计601

（一）概述601

（二）封头开孔补强602

（三）外压容器的开孔补强603

（四）内压圆筒体开孔补强603

（五）开孔补强计算603

（六）并联开孔的补强605

（七）加强方法605

（一）螺栓计算606

七、法兰及管道设计606

（二）内压法兰计算608

（三）外压法兰计算612

（四）管道壁厚计算612

第九章 真空系统设计614

一、真空系统设计中的主要参数614

（一）真空室的极限真空614

（二）真空室的工作压力615

（三）真空室抽气口附近的有效抽速616

二、抽气时间计算618

（一）粗真空、低真空下抽气时间计算618

（二）高真空下抽气时间计算622

（三）真空室压力下降至初始压力的1/2、1/10和1/e时的抽气时间623

三、出气对真空系统的影响623

（一）局部出气时对稳定过程或瞬变过程计算的影响623

四、选泵与配泵624

（一）选泵624

（二）均匀出气条件下，细长真空室内压力分布624

（二）配泵625

五、计算实例626

（一）确定真空室中保持1.3×10-3pa的工作压力所需要的真空系统的有效抽速S627

（二）根据要求的工作压力及使用要求，选油扩散泵作为主泵627

（三）计算扩散泵与真空室排气口间管路的流导，验证选K-600型扩散泵是否合适627

（四）计算前级真空管路628

（一）超高真空与高真空系统设计629

六、超高真空系统设计629

（五）计算抽气时间629

（二）材料选择630

（三）表面化学清洗及烘烤630

（四）抽气技术631

（五）超高真空装置实例632

七、真空机组636

（一）低真空抽气机组636

（二）高真空抽气机组639

八、国产真空机组640

（一）水环—大气真空泵机组640

（三）超高真空抽气机组640

（二）罗茨真空泵机组642

（三）扩散泵真空机组648

（四）涡轮分子泵真空机组658

（五）溅射离子泵真空机组659

第十章 真空装置660

一、用分子沉技术获得10-11Pa极高真空660

（一）极高真空装置真空系统的结构及特点660

（二）压力的测量661

（三）系统运转程序661

（四）实验结果661

二、空间环境模拟设备662

（一）概述662

（二）大型热真空模拟设备663

（三）亚暴环境模拟设备667

（四）X射线望远镜空间环境模拟检测装置671

（六）空间辐射环境模拟设备673

（五）空间辐射制冷器用小型环境模拟设备673

（七）涂层材料综合环境模拟设备675

（八）冷焊模拟设备676

（九）轴承真空试验设备677

（十）宇航员训练试验设备678

（十一）固体火箭发动机点火模拟设备679

（十二）激光点火模拟设备680

（十三）火箭发动机高空试车台681

（二）高压加速器真空系统683

（三）6MeV串列加速器真空系统683

（一）概述683

三、加速器真空系统683

（四）高能同步加速器686

（五）回旋加速器真空系统690

四、真空镀膜691

（一）概述691

（二）真空蒸发镀膜692

（三）磁控溅射镀膜698

（四）KYLD-620型空心热阴极离子镀膜（HCD）设备702

（五）电弧离子镀膜704

（六）等离子体增强化学气相沉积（PECVD）706

五、真空冶金炉710

（一）真空电阻炉710

（二）真空电子束炉719

（三）真空电弧炉723

（四）真空感应炉729

六、钢液真空脱气处理736

（一）概述736

（二）钢液真空脱气及排除夹杂原理736

（三）钢液真空处理方法738

（四）钢液处理设备设计741

七、真空热处理炉747

（一）概述747

（二）真空退火748

（三）真空淬火751

（四）《伊普森》真空热处理炉753

（五）HBV-200型高压真空气淬炉755

八、辉光离子氮化757

（一）概述757

（六）真空渗碳炉757

（二）工作原理758

（三）辉光离子氮化炉759

（四）D30型辉光离子氮化炉760

（一）概述762

（二）真空钎焊原理762

九、真空钎焊762

（三）真空钎焊设备765

（四）真空铝钎焊设备769

十、真空电子束焊770

（一）概述770

（二）电子束焊原理771

（三）电子束焊设备772

（四）低真空电子束焊机的真空系统775

（一）概述776

（二）冷冻升华干燥原理776

十一、真空冷冻升华干燥776

（三）食品冷干设备778

（四）真空冷冻升华干燥工艺779

十二、真空气相干燥781

（一）概述781

（二）真空气相干燥原理781

（三）VPD设备原理及组成782

（四）主要工艺783

（五）热利用及煤油净化系统783

（二）浸渍主要工序785

十三、真空浸渍785

（一）基本要素785

（三）浸渍工作压力与真空系统786

（四）浸渍装置788

十四、真空蒸馏791

（一）概述791

（二）真空蒸馏装置791

（三）分子蒸馏装置794

（二）真空保鲜机理798

十五、真空包装798

（一）概述798

（三）真空包装机799

（四）真空包装材料801

十六、真空输送802

（一）真空吊车802

（二）物料的真空吸送803

（三）混凝土真空吸水软吸盘806

（一）概述809

十七、真空过滤809

（二）真空过滤机810

十八、受控核聚变装置814

（一）概述814

（二）受控装置真空环境特点814

（三）真空室815

（四）托卡马克装置816

十九、真空在核电工程中的应用817

（一）概述817

（三）真空在核电设备制造中的应用818

（二）真空在核电燃料生产中的应用818

（四）真空在核电站运行中的应用820

二十、分子束外延设备822

（一）概述822

（二）独立束源快速换片型分子束外延设备822

（三）对真空的要求823

（四）清洁的超高真空抽气系统823

（五）几个重要部件的真空问题824

第十一章 真空度测量与真空规校准825

一、概述825

二、真空规825

（一）液体真空规825

（二）弹性变形真空规831

（三）热传导真空规834

（四）辐射计型真空规839

（五）粘滞性真空规841

（六）电离真空规845

（七）极高真空测量854

三、真空规校准868

（一）概述868

（二）绝对真空规比对校准系统869

（三）膨胀式校准系统870

（四）动态流量法校准系统872

（五）趋势875

（一）概述876

四、真空测量技术876

（二）气体种类与真空规877

（三）作为“气沉”和“气源”的测量系统878

（四）非均匀环境下的真空测量881

（五）特殊条件下的真空测量882

（六）测量值的评价和误差883

（七）选择、安装、规程888

（八）附录890

一、概述895

（一）真空分析质谱计的主要应用范围895

第十二章 真空系统的气体分析与分压力测量895

（二）对真空分析质谱计的一般要求896

（三）能作真空分析的质谱计896

二、真空质谱计的离子源897

（一）传统电子碰撞式离子源898

（二）传统碰撞源的改进形式899

（三）磁控管型冷阴极离子源900

（四）无磁场放电型离子源901

（五）电子振荡型离子源902

（六）脉冲电子碰撞源903

（七）离子贮存式电子碰撞源904

三、不同质量分离原理的质谱计905

（一）回旋质谱计905

（二）离子回旋共振质谱计907

（三）磁偏转质谱计908

（四）摆线质谱计911

（五）飞行时间质谱计913

（六）射频质谱计915

（七）线振质谱计（静电质谱计）917

（八）四极滤质器（四极质谱计）919

（九）单极质谱计926

（十）三维四极离子阱928

四、真空质谱计的离子检测器929

（一）电测法离子检测器的分类929

（二）法拉第筒930

（三）电子倍增器930

（一）常用术语935

五、常用术语和真空质谱计的主要性能指标935

（二）真空质谱计的主要性能指标938

六、附表941

第十三章 真空检漏技术和仪器960

一、概述960

（一）真空系统中漏气、虚漏与抽气之间的平衡960

（二）最大允许漏率960

（三）真空检漏的目的961

二、漏孔、漏率及标准漏孔961

（一）漏孔961

（三）标准漏孔及其校准964

（二）漏率及漏率单位964

三、检漏方法和仪器970

（一）检漏方法的分类970

（二）气泡检漏法972

（三）放电管法与高频火花检漏器974

（四）真空规检漏法975

（五）氢-钯法981

（七）离子泵检漏器982

（六）静态升压法982

（八）卤素检漏仪984

（九）氨气检漏法986

（十）氦质谱检漏仪990

（十一）其它检漏法990

四、氦质谱检漏仪991

（一）质谱仪器与检漏技术991

（二）氦质谱检漏仪的基本原理与组成991

（三）氦质谱检漏仪的主要参数992

（四）高灵敏度氦质谱检漏仪996

（五）返流氦质谱检漏仪997

（六）国产氦质谱检漏仪998

五、如何选择检漏仪器、检漏方法和示漏物质1003

（一）选择检漏仪器和方法应注意的几个问题1003

（二）示漏物质的选择及使用中应注意的事项1006

（三）选择检漏方法和示漏物质时还要考虑的安全因素1007

六、氦质谱检漏技术1008

（一）检漏的物理过程及有关公式1008

（二）辅助真空系统1013

（三）氦罩法检漏1014

（四）压力检漏法1016

（五）检漏盒法1016

（六）背压法检漏1016

（七）喷吹法1018

（八）吸嘴法检漏1019

（九）检漏台1020

（十）累积法检漏1020

（十二）各种氦质谱检漏方法的应用1021

（十一）用选择性抽气方法提高检漏灵敏度1021

七、检漏的实践1022

（一）在真空工作的各个阶段都要考虑检漏工作1022

（二）检漏工作人员与检漏实验室（车间）1023

（三）如何进行检漏1024

第十四章 真空技术常用材料1025

一、材料的真空性能1025

（一）概述1025

（二）扩散、溶解、渗透1025

（三）出气1040

（四）蒸汽压、蒸发、蒸发（升华）速率1084

二、真空材料1103

（一）壳体材料1103

（二）焊接、连接和封接材料1112

（三）泵工作物质1116

（四）真空规、质谱计用材1129

（五）高温真空装置用材1132

（一）概述1140

二、真空零、部件的表面处理1140

一、概述1140

第十五章 真空技术常用工艺1140

（二）表面处理的基本方法1141

（三）清洗实例1144

三、真空设备制造中常用的几种焊接方法1147

（一）氩弧焊1147

（二）钎焊1151

（三）电子束焊1159

（四）其它焊接方法1162

（一）金属-陶瓷封接1165

四、玻璃、陶瓷工艺1165

（二）玻璃-金属封接1177

（三）玻璃的熔接和切割工艺1179

附录1185

一、真空设计常用数据1185

二、我国现有的真空标准1240

三、主要真空研究单位及生产厂家简介1242

参考文献1248

后记1264