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Introdução à tecnologia de vácuo
I – Alguns conceitos e aplicações II - Escoamento de gases III - Bombas de vácuo IV - Medidores de pressão
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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?
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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
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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
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l × dimensões características (D)
l << D regime viscoso l >> D regime molecular
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II – Escoamento de gases
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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)
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Bombeamento de um sistema
P Se T=const. e V=const., Mas, se e
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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 !
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Condutância: a equação mestre
{ Bomba, Representação esquemática de um sistema de vácuo (Building Scientific Apparatus J. H. Moore et al.) Combinação de condutâncias:
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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:
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III - Bombas de vácuo
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Bomba de pistao rotativo
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Bomba rotativa de palheta
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Roots pump
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Scroll Pump (Bomba seca de rolos)
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Bomba de Sorção
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Bomba difusora Obs.: Trap
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Bomba Criogênica
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Bomba turbo-molecular
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Bomba de sublimação de titânio
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Bomba iônica
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IV - Medidores de pressão
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Regiões de trabalho
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Bourdon
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Manômetro capacitivo
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Termopar
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Pirani
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Ion gauge (de catodo quente)
30
Ion gauge (de catodo frio)
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Espectrocopia de massa
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McLeod
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Manômetro de rotor girante
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