一文了解真空泵的發展史

2023-01-14     真空網

原標題:一文了解真空泵的發展史

真空泵的發展從十七、十八世紀迄今已經歷了三個多世紀漫長的歷史過程。

從原始的水泵開始發展成為現有的機械泵、擴散泵、分子泵、低溫泵、離子戮射泵、升華泵等數十種。

真空獲得能力也從原來的幾百帕發展到現在的高真空、超高真空領域。抽速、機械性能和可靠性等都得到驚人地提高。

不過在真空泵的歷史上,關於誰是泵的鼻祖這個問題眾說紛紜,人們各自引經據典,爭論不休。

一部分人將首次發明的桂冠加在馮·奧托·葛利克的頭上,認為真空泵是他在1650年左右用水銀管進行的真空實驗時發明的。

另一些人卻認為首次發明的交椅應由伽利略來坐,提出伽利略曾試圖用柱罐、活塞和重力測量真空形成時的力,為真空泵奠定了基礎。

一、歷史上有確切記載的,可以認為真空技術的歷史開始於1643年。當時,托里拆利(Torricelli)將一端密封的長管注滿水銀並倒置在盛有Hg(汞)的槽里時,發現了密封的玻璃管中760mm水銀柱頂端產生的真空。

托里拆利實驗

二、真空技術的初創時期延續到電燈泡的發明。在這段時期內,在氣體定律的基本原理方面,取得了重大的理論和實踐的科學技術突破。如玻義耳-馬里奧特,查理,蓋.呂薩克,伯努利,阿佛加德羅,麥克斯韋,玻爾茲曼等人的成就。

1、玻義耳-馬略特定律:在其溫度保持不變時,一定質量的氣體其壓強和體積成反比;或者說,其壓強P與它的體積V的乘積為一常量。

2、伯努利與氣體分子運動論:伯努利明確地敘述了氣體分子運動論,認為氣體作用在容器壁上的壓力,可以用大量的分子快速地來回運動來解釋。

三、真空實際使用的第一個進展,是和利用真空與大氣之間的壓力差所產生的機械作用力聯繫在一起的。

馮·奧托·葛利克用一個由兩個半球合成直徑為119cm球體,內用真空泵抽空,在大氣壓力作用下,在其兩邊各用8匹馬而不能拉開的這個經典實驗證明了大氣的力量。(此即所謂的馬德堡半球實驗)

後人把這個原理用於真空郵遞線和真空鐵路運輸。

馬德堡半球實驗

四、麥克勞真空計第一次使測量低壓成為可能。

高精度直立式麥氏真空計

五、1879年,愛迪生對白熾燈的研製也是早期發明排氣系統所產生的結果。(Toepler, Sprengel)白熾燈表明了低分子密度的用途(除去大氣的活性組分)

六、1893年,杜瓦瓶(Dewar)則是真空絕熱的首次使用。

杜瓦瓶示意圖

七、真空二極體(1902年)、三極體(1907年)以及鎢絲(1909年)的發明,開始了電子管的研製,並使白熾燈的研製日益成熟。

在白熾燈生產中使用的真空的「質量」在電子管的新領域內顯得不足,這就促使真空的獲得和測量得到進一步發展。

早期的真空二極體、三極體

八、皮拉尼真空計、蓋德、朗繆爾的汞擴散泵以及熱陰極電離真空計為高真空技術的發展提供了可能。

熱陰極電離真空計

九、高真空技術的發展一直延續到第二次世界大戰前後。在1935~1936年間取得了三項新成果:氣鎮泵、油擴散泵以及冷陰極電離真空計。這些成果,直至現在仍是大多數真空系統的常用部件。

油擴散泵原理圖

冷陰極電離真空計

十、1940年以後真空技術在核技術研究(回旋加速器、同位素分離等),真空冶金,真空鍍膜,冷凍乾燥設備方面有了很大進展,如1955年機械增壓泵的出現。

十一、1950年,真空度一般能達到10-4~10-5 Pa,或許達到更低的壓強但還不能測量。1950年B-A真空計的出現,為測量更低的壓強開闢了道路,進入超高真空領域。

1953年出現的離子泵能獲得更低的壓強,即所謂的「清潔真空」出現。在過去的幾十年間,為完成最尖端科學技術的需要,真空技術向大容量化、高真空化和高清潔化的方向發展。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/71b3f7bad8d29821269fa5c0ef8923fd.html