Introdução à tecnologia de vácuo

Apresentação em tema: "Introdução à tecnologia de vácuo"— Transcrição da apresentação:

1 Introdução à tecnologia de vácuo
I – Alguns conceitos e aplicações II - Escoamento de gases III - Bombas de vácuo IV - Medidores de pressão

2 I - Alguns conceitos e aplicações:
Livre caminho médio (l): comparar com as dimensões físicas do sistema Densidade: Taxa de recobrimento de uma superfície: quantas camadas depositadas por segundo?

3 Aplicações: para que fazer vácuo?
Aumentar o livre caminho médio. Ex.: tubo de televisão, aceleradores Evitar reações químicas. Ex.: fabricação de um espelho  adesão Evitar a presença de contaminantes. Ex.: filmes em lentes fotográficas Diminuir o fluxo de partículas sobre uma superfície. Ex.: estudo da física de superfícies

4 Pressão (Fração de uma atmosfera)
Alguns números... Pressão (Fração de uma atmosfera) Number Density (cm-3) Livre caminho médio (cm) Fluxo se partículas (cm-2 sec-1) Tempo p/ uma monocamada (sec) 1 2.5 x 1019 6.5 x 10-6 2.9 x 1023 3 x 10-9 1/10 2.5 x 1018 6.5 x 10-5 2.9 x 1022 3 x 10-8 1/1,000 2.5 x 1016 6.5 x 10-3 2.9 x 1020 3 x 10-6 1/1,000,000 2.5 x 1013 6.5 2.9 x 1017 3 x 10-3 1/1,000,000,000 2.5 x 1010 6.5 x 103 2.9 x 1014 3 1/1,000,000,000,000 2.5 x 107 6.5 x 106 2.9 x 1011 3000

5 l × dimensões características (D)
l << D  regime viscoso l >> D  regime molecular

6 II – Escoamento de gases

7 Para introduzir os parâmetros velocidade de bombeamento e throughput  Ex.: pistão sem atrito
para bomba Pistão sem atrito P P=const. Definido a velocidadede de bombeamento: [S]=litros/s Definido throughput: [Q]=Torr litros/s Para T constante Q é constante ao longo do sistema! (S e P variam)

8 Bombeamento de um sistema
P Se T=const. e V=const., Mas, se e

9 Condutância: definição
Um tubo sujeito a uma diferença de pressão P1-P2 apresenta uma certa impedância (Z) ao fluxo de massa que passa por ele. O inverso desta impedância é a condutância (C=1/Z) do tubo. ou ( ) Notem: C e S têm as mesmas unidades !

10 Condutância: a equação mestre
{ Bomba, Representação esquemática de um sistema de vácuo (Building Scientific Apparatus J. H. Moore et al.) Combinação de condutâncias:

11 Exemplos de fórmulas para condutância:
(P em Torr. D e L em cm.) Tubo reto com seção reta circular a 20 oC Regime de fluxo viscoso: Regime de fluxo molecular:

12 III - Bombas de vácuo

13 Bomba de pistao rotativo

14 Bomba rotativa de palheta

15 Roots pump

16 Scroll Pump (Bomba seca de rolos)

17 Bomba de Sorção

18 Bomba difusora Obs.: Trap

19 Bomba Criogênica

20 Bomba turbo-molecular

21 Bomba de sublimação de titânio

22 Bomba iônica

23 IV - Medidores de pressão

24 Regiões de trabalho

25 Bourdon

26 Manômetro capacitivo

27 Termopar

28 Pirani

29 Ion gauge (de catodo quente)

30 Ion gauge (de catodo frio)

31 Espectrocopia de massa

32 McLeod

33 Manômetro de rotor girante