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

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?

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

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

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

II – Escoamento de gases

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)

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

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 !

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

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:

III - Bombas de vácuo

Bomba de pistao rotativo

Bomba rotativa de palheta

Roots pump

Scroll Pump (Bomba seca de rolos)

Bomba de Sorção

Bomba difusora Obs.: Trap

Bomba Criogênica

Bomba turbo-molecular

Bomba de sublimação de titânio

Bomba iônica

IV - Medidores de pressão

Regiões de trabalho

Bourdon

Manômetro capacitivo

Termopar

Pirani

Ion gauge (de catodo quente)

Ion gauge (de catodo frio)

Espectrocopia de massa

McLeod

Manômetro de rotor girante