ВАКУУМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ,

ВАКУУМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, спектроскопия коротковолновой ультрафиолетовой области и мягких
рентгеновских лучей (длиной волны от 200 до 0,4- 0,6 нм, или от 2 000
до 4-6 А). Излучение в этом диапазоне длин волн сильно поглощается в воздухе,
поэтому в В. с. спектральный прибор, приёмник и источник излучения помещают
в герметич. камеру, из к-рой откачан воздух до давления 10^-4-10^-5мм
рт. cm. (10^-2-10^-3 н/м²). Камеру
часто наполняют инертными газами (напр., гелием), к-рые не поглощают излучение.
Источником излучения в В. с. чаще всего служит высоковольтная вакуумная (или
"горячая") искра, работающая при напряжении 50 кв и искровом промежутке
ок. 1 мм. Установка, создающая искру, помещена в одной камере со спектральным
прибором.

Приборы и методы, применяемые
в В. с., обладают специфич. особенностями, обусловленными непрозрачностью
обычных оптич. материалов для коротковолновой области. Для длин волн меньше
110 нм (1100 А) вместо приборов с обычными призмами и линзами применяют
спектрографы с вогнутыми дифракционными решётками из стекла либо изогнутыми
кристаллами (напр., слюда), действующими как дифракционная решётка.

Исследование спектров
испускания и поглощения в ультрафиолетовой области имеет большое значение
для изучения строения внутренних электронных оболочек атома, систематики атомных
и электронных молекулярных спектров, для расшифровки спектров звёзд
и туманностей. Особенно большое значение имеет В. с. для физики высокотемпературной
плазмы.

Лит.: Сойер Р.,
Экспериментальная спектроскопия, пер. с англ., М. 1953; Гаррисон Д., Лорд
Р., Луфбуров Д., Практическая спектроскопия, пер. с англ., М., 1950.


ВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА,
совокупность методов и аппаратуры для получения, поддержания и контроля вакуума.

История развития физики
и химии, а также ряда отраслей пром-сти неразрывно связана с развитием В.
т. Герои из Александрии (вероятно, 1 в.) описывает приспособления (рис. 1
и 2), к-рые можно считать прототипами пневматических механизмов, использованных
позднее для создания разрежения. Первые опыты с вакуумом относятся к 40-м
гг. 16 в. В 1654 нем. учёный О. фон Герике поставил опыт с Магдебургскими
полушариями, наглядно показав существование атм. давления. Насос, к-рым он
пользовался, был первым насосом для получения вакуума (рис. 3).

Изготовление ламп накаливания
(1879) вызвало дальнейшее развитие В. т. Значит, вклад в В. т. внёс нем. учёный
В. Ге-де. В 1905 он впервые применил вращат. ртутный насос, в 1913 создал
первый молекулярный насос (рис. 4), в 1915 опубликовал отчёт о диффузионном
насосе (рис. 5). В 1916 амер. учёный Ленгмюр создал конденсац. парортутный
насос (рис. 6).

Быстрое развитие В. т.
связано с развитием электроники, ядерной энергетики, ускорительной техники.
Совр. достижения в области вакуумной дистилляции, широкое распространение
вакуумно-метал-лургич. и вакуумно-химич. процессов, работы в области управляемых
термоядерных реакций, техника получения тонких плёнок, особо чистых материалов
для космич. летательных аппаратов и испытания этих аппаратов в условиях, близких
к космическим, стали возможны только благодаря высокому уровню развития совр.
В. т. В июне 1958 в Бельгии состоялся первый Международный конгресс по В.
т., решением к-рого было создание Международного общества по вакуумной физике
и вакуумной технике.

Вакуумная система, или
вакуумная установка, представляет собой ёмкость, соединённую с вакуумными
насосами, и включает в себя вакуумметры, вакуумную арматуру, течеискатели
и др. устройства. Выбор типа вакуумного насоса для поддержания вакуума при
обеспечении заданного процесса определяется рабочим диапазоном давлений насоса
и его предельным давлением; быстротой откачки насоса в заданном диапазоне
(рис. 7). Порядок получения высокого вакуума следующий: механич. форвакуумными
насосами от атм. давления до 10^-1 н/м² (10^-3
мм рт. ст.); диффузионными насосами до 10^-5 н/м²
(10^-7 мм рт. ст.): ионно-сорбционными насосами до 10^-9
н/м²(10^-11мм рт. ст.). Достижение давлений порядка
10^-6-10^-7н/м² (10^-8- 10^-9
мм рт. ст.) и меньше невозможно без предварит, удаления газа со стенок
откачиваемого объёма.

При последоват. соединении
насосов количество газа Q = p
= .... pгде pвпускное
давление; s образом, чтобы впускное давление в каждом последующем было заведомо меньше
и не достигало допустимого выпускного давления предыдущего. Полнота использования
насосов в вакуумной системе определяется быстротой откачки насоса S и сопротивлением канала, соединяющего насос с откачиваемым элементом вакуумной
системы. Эффективная быстрота откачки

где
-пропускная способность ваку-

умпровода, величина,
обратная сопротивлению (измеряется в единицах быстроты откачки, л/сек).
Следовательно, всегда s < и. Существует следующая зависимость между количеством газа, протекающим
через вакуумпровод Q = pпропускной
способностью ва-куумпровода и и разностью давлений на его концах: Q
= и(рЗначение и в общем случае
определяется природойгаза, его состоянием, геометрией вакуум-провода и режимом
течения газа.

Рис. 3. Насос, применённый
Герике в опыте с Магдебургскими полушариями. Гравюра 17 в.

Рис. 4. Молекулярный
насос Геде: 1 - выпускной патрубок; 2 - впускной патрубок; 3 - ротор; 4 -
корпус.

В установках, в к-рых
требуемая быстрота откачки столь значительна, что не может быть обеспечена
насосами, установленными вне откачиваемого объёма, используют поглощающие
свойства распылённого металла, напр, титана, аналогично тому, как это имеет
место в ионно-сорбционных насосах. Внутри откачиваемого объёма устанавливают
один или несколько испарителей, с помощью к-рых на внутр. стенках камеры осаждается
титан. Для удаления газа, не поглощаемого титаном, к откачиваемому объёму
присоединяют диффузионный насос.

Рис. 5. Первый диффузионный
насос: 1 - испаритель; 2 - паропровод; 3, 5 -вход и выход проточной воды;
4 - диффузионная щель; 6 - термометр; 7 - выпускная трубка; 8 - ртутный затвор:
9 - патрубок первой откачки; 10 - впускная трубка.

Одной из задач В. т.
является измерение малых давлений до 10^-12 н/м²(10^-14мм
рт. ст.) -а ниже и достижение герметичности вакуумной системы, в особенности
в местах соединения отдельных её элементов. Измерение столь малых давлений
требует спец. аппаратуры ( См. Вакуумметрия). Обнаружение течей осуществляется
спец. течеискателями.

В. т. широко применяют
как в пром-сти, так и в лабораторной практике. Напр., массовое производство
различных электровакуумных приборов неразрывно связано с совершенствованием
получения высокого вакуума и возможностью его поддержания. Изготовление этих
приборов требует удаления газов (обезгажива-ния) и использования геттеров
для сохранения вакуума. Вакуумную обработку таких приборов производят
на многопозиционных карусельных откачных автоматах. Приборы проходят позиции:
установку, откачку, прогрев и обезгажи-вание с целью удаления с внутр. поверхностей
адсорбированных газов, распыление геттерирующих веществ, отпайку и съём. Очистку
и разделение высокомолекулярных кремнийорганич. соединений, продуктов полимеризации,
масляных фракций нефти, сложных эфиров, спирта, концентратов витаминов и др.
продуктов производят в вакууме 10^-1н/м² (10^-3
мм рт. ст.).

Рис. 6. Первый конденсационный
паро-ртутный насос Ленг-мюра: 1 - колба с ртутью; 2 - изолирующая рубашка;
3- трубка для отвода паров ртути; 4 - канал для отвода сконденсировавшихся
паров; 5 - ловушка; 6 - трубка для подсоединения насоса к откачиваемому объёму.

В вакууме ведут обезгажи-вание
и пропитывают изоляц. материалы, заливают конденсаторы и трансформаторы, пропитывают
кабели, сушат вещества (напр., пластмассы), к-рые при атм. давлении не высушиваются.
В вакууме также сушат при комнатной и повыш. темп-pax и в замороженном состоянии
методом сублимации тер-мочувствит. веществ (яичный белок, ферменты, женское
молоко, антибиотики, культуры бактерий, вакцины и т. д.). Вакуумными насосами
удаляют растворители из веществ, не допускающих нагревания (напр., взрывчатые
вещества), и повышают концентрацию растворов.

Рис. 7. Области действия
различных вакуумных насосов (в н/м²): 1 - водокольце-вых; 2 - поршневых;
3 - паромас-ляньгх бустерных; 4 - механических бустерных; 5 -диффузионных;6
- ионно-сорбционных.

Вакуум нашёл применение
при термич. или катодном распылении металла для нанесения покрытий и металлизации
различных материалов, напр, в производстве оптич. и бытовых зеркал, ёлочных
игрушек, отражателей автомобильных и самолётных фар, украшений из металлов
и пластмасс. В вакууме производят обработку тканей при крашении, металлизацию
бумаги, керамики, матриц граммофонных пластинок и полупроводниковых материалов,
нанесение защитных и декоративных плёнок в рабочем диапазоне давлений 10^-2-10^-4н/м²
(10^-4- 10^-6 мм рт. ст.).

В металлургии в вакууме
восстанавливают металлы из руд и их химич. соединений, производят плавку,
рафинирование и дегазацию металлов (см. Вакуумная плавка, Дегазация стали).
Процессы плавки, испарения и перегонки металлов в вакууме лежат в основе
получения материалов высокой чистоты. Для этого в металлургии применяют высокопроиз-водит.
многопластинчатые пароэжектор-ные насосы и бустерные (пароструйные и механические)
с рабочим давлением до 10^-2 н/м² (10^-4
мм рт. ст.).

Средства В. т. в совр.
экспериментальной физике обеспечивают работы электро-физич. приборов и установок,
в к-рых осуществляется движение пучков заряженных частиц. Только в сверхвысоком
вакууме возможны исследования физич. свойств поверхностей твёрдых тел, а также
нек-рые исследования, требующие получения газов высокой чистоты.

В установках с откачиваемыми
объёмами в сотни м³ осуществляют непрерывную откачку множеством
(до нескольких десятков) параллельно работающих высокопроизводительных насосов
с быстротой откачки от сотен до десятков м³/сек. Наряду
с диффузионными насосами широко применяются ионно-сорбционные, обладающие
большой быстротой откачки и остаточным давлением ниже 10^-8н/м²
(10^-10 мм рт. ст.).

Решение многих сложных
проблем науки и техники требует достижения давлений 10^-14 н/м²(10^-15
мм рт. ст.) и ниже, а также измерения таких давлений. Для этого необходимы
совершенные измерит, приборы, высокочувствит. методы проверки герметичности
и создание достаточных уплотнений в аппаратуре для сверхвысокого вакуума,
подготовка и очистка поверхностей откачиваемых объёмов, к-рая исключает выделение
этими поверхностями загрязняющих газов.

Лит.: Вакуумное
оборудование и вакуумная техника, под ред. А. Гутри и Р. Уокер-линг, пер.
с англ., М., 1951; Яккель Р., Получение и измерение вакуума, пер. с нем.,
М., 1952; Ланис В. А., Левина Л. Е., Техника вакуумных испытаний, 2 изд.,
М. -Л., 1963; Дэшман С., Научные основы вакуумной техники, пер. с англ., М.,
1964; Королёв Б. И., Основы вакуумной техники, 5 изд., М. - Л., 1964; Пипко
А.И., Плисковский В. Я., Пенчко Е.А., Оборудование для откачки вакуумных приборов,
М.-Л., 1965. И.С.Рабинович.