تعریف محیط خلأ

به محیطی که در آن تعداد مولکولها و اتمها نسبت به حجم کمتر از اتمسفر زمین باشد خلأ گفته میشود. با توجه به اینکه تراکم ذرات در لایه های اتمسفر زمین یکسان نیست می توان اینگونه نیز محیط خلأ را توضیح داد و گفت محیطی که تراکم ذرات اعمّ از مولکولها و اتمها در داخل آن نسبت به خارج آن کمتر باشد در آن محیط خلأ شکل گرفته است. و منظور از تکنولوژی خلا دانش و تکنولوژی های مرتبط با خلا می باشد.

بر این اساس هر چه میزان تراکم ذرات درون نسبت به بیرون محیط خلأ بیشتر باشد میزان خلأ نیز بیشتر است و این مبنای تعاریف خلأ پایین، خلأ متوسط، خلأ بالا و یا خلأ صنعتی و نظامی و دیگر دسته بندی ها می باشد.

تکنولوژی خلا

کمیتهای مطرح در تکنولوژی خلا

• فشار[۱] ( P )

این کمیت برای سیالات، مایعات وگازها، به کار می رود و متناسب با تعداد ذرات موجود در محیط می باشد. فشار در استاندارد DIN1314 به صورت نسبت نیروی استاندارد وارد شده به سطحی مشخص، تعریف شده است.

• واحدهای بیان فشار

واحد رایج برای اندازه گیری میزان فشار محیط خلأ میلی بار[۲] می باشد با علامت اختصاری mbar. واحد اندازه گیری دیگر که امروزه کمتر از آن استفاده می شود و قدیمی ترین واحد اندازه گیری فشار است تور[۳] می باشد. یک Torr مقدار فشاری از گاز است که به ازای آن یک میلی متر از ستون جیوه ی در دمای صفردرجه  سانتی گراد جابه جا می شود نامگذاری بر گرفته از ابتدای نام ونجلیستا توریسلّی[۴] ایتالیایی که نخستین ابزار اندازه گیری خلأ را ساخت می باشد. او این کار را با وارونه کردن یک لوله ته بسته مدرج در ظرف حاوی جیوه انجام داد تا ارتفاع بالا آمدن جیوه در آن را ملاکی برای اندازه گیری فشار خلأ در نظر گرفته باشد. فشار استاندارد اتمسفر معادل با  ۷۶۰ Torr یا ۷۶۰ mmHg می باشد.

ستون جیوه برای اندازه گیری خلأ - برگرفته از وب سایت "http://vacaero.com"

غیر از میلی بار و تور که واحدهای به نسبت رایج در حوزه فناوری خلأ می باشند واحدهای دیگری نظیر پی اس آی[۵]، پاسکال و میکرون[۶] نیز گاها مورد استفاده قرار می گیرد. واحد اندازه گیری پی اس ای و پاسکال معمولا برای بیان فشارهای بالاتر از فشار اتمسفر بکار گرفته می شود و میکرون برای بیان خلأ مطلق.  هر میکرون تقریبا معادل است با ۰٫۰۰۱۳۳۳ میلی بار جدول تبدیل واحدهای فشار خلأ در زیر امده است.

جدول تبدیل واحدهای فشار -  برگرفته از "www.avs.org"

در ارتباط با فشار مفاهیم زیر مطرح هستند که برای هرکدام توضیحی مختصر به همراه حروف اختصاری و نماد نمایشی آن ارائه می گردد:

• فشارمطلق[۷] (P_abs)

فشاری که بر مبنای فشار اتمسر و عدد صفر بیان می گردد فشار مطلق نامیده می شود. در تکنولوژی خلا همیشه از فشار مطلق استفاده می شود بنابراین می توان زیرنویس abs راحذف نمود.

• فشارکل[۸] (P_t )

فشارکل در یک مخزن عبارت است از مجموع فشارهای جزئی تک تک گازها یابخارات موجود در مخزن.

• فشارجزئی[۹]( P_i )

فشارجزئی یک گاز یا بخار عبارت است از فشاری که آن گاز یا بخار به تنهایی در مخزن ایجاد می کند.

• فشاربخاراشباع[۱۰] (P_s )

به فشاربخاری که در حالت اشباع قرارگرفته شده باشد فشاربخاراشباع می گویند . برای هرنوع ماده ای فشاربخاراشباع تابع دمای آن ماده است.

• فشاربخار[۱۱] (P_d )

به فشارجزئی بخاراتی که در دمای نیتروژن مایع ، تبدیل به مایع می شوند فشار بخار گفته می شود. هرچه فشار بخار یک سیال مایع کمتر باشد در فشارهای پایین تر شروع به تبخیر می نماید.

• فشاراستاندارد[۱۲] (P_n )

در استاندارد ۱۳۴۳ DIN عدد P_n =1013.25 mbar فشار استاندارد اعلام گردیده است.

• فشارنهایی[۱۳] (P_end)

پایین ترین فشاری که در یک مخزن خلأ می توان دست یافت را فشارنهایی می گویند . مقداراین فشارنه تنها به سرعت مکش پمپ، بلکه به فشاربخار P_d  و عواملی همچون روان سازها، آب بندها و محرک های استفاده شده در پمپ نیزبستگی دارد. اگر محفظه ای رابه وسیله ی پمپ روتاری که باروغن آب بندی شده است تخلیه کنیم فشارنهایی قابل دسترسی در درجه ی اول بستگی به فشاربخارروغن آب بند پمپ دارد که آن هم خود به تمیزی فضای داخل محفظه ، بخارات آزادشده توسط دیواره هاو همچنین به نشتی خود محفظه وابسته می باشد.

• فشاراضافی[۱۴] (P_e) یا فشارگیج[۱۵]

در این  رابطه مقادیر مثبت نشان دهنده فشار گیج و مقادیر منفی نشان دهنده فشار خلأ می باشند. گفتنی است که P_amb همان فشارمحیط یا اتمسفر می باشد.

مراجع

مبانی تکنولوژی خلأ

[۲]. https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_measurement

[۳]. http://vacaero.com

[۴]. www.avs.org

[۵]. http://www.jbind.com

1. Pressure
2. Millibar
3. Torr
4. Evangelista Torricelli
5. PSI(Pounds Per Square Inch)
6. Micrometre of mercury
7. Absolut Pressure
8. Toltal Pressure
9. Partial Pressure
10. Saturation Vapor Pressure
11. Vapor Pressure
12. Standard Pressure
13. Ultimate Pressure
14. Over Pressure
15. Guage Pressure