Lịch sử MÁY HÚT BỤI
4Xê õ×F JL® WK±Q PÄQ Có QKáQJ õÓ Y¶W WURQJ FX×F VÔQJ K¬QJ QJ¬\ mà FKÙQJ WD WKÝäQJ xem QKÁ QKÝQJ chính FKÙQJ õ¯ WKD\ õÕL cách FKÙQJ WD VÔQJ và làm YLÇF 0\ KÙW EÜL FKÉQK O¬ P×W WURQJ QKáQJ WKLÄW EÌ QKÝ Y¶\
Anh
õÄQ hành WUÈQK TXD WKäL JLDQ WÞ QKáQJ QJ¬\ õ²X
%ÜL 7XŖQ $QK
WLÂQ FÚD P\ KÙW EÜL õÄQ các F®L WLÄQ FÒQJ QJKÇ
3+ 7 1* %, 1 7|3
TURQJ VÔ W°S chí WLÄS WKHR FKÙQJ WÒL VÀ GµQ E°Q
KLÇQ õ°L 6À có QKáQJ E¬L YLÄW WKÙ YÌ YÃ QKáQJ nhà SKW PLQK và các VQJ NLÄQ TXDQ WUÑQJ õ¯ õÌQK KÈQK QJ¬QK FÒQJ QJKLÇS P\ KÙW EÜL ôÞQJ EÏ Oç Fã K×L õÝèF õ¹P FKÈP WURQJ câu FKX\ÇQ WKÙ YÌ YÃ P\ KÙW EÜL P×W SK²Q NKÒQJ WKÅ WKLÄX FÚD FX×F VÔQJ õÝãQJ õ°L FÚD FKÙQJ WD &KÙQJ WÒL WLQ U¸QJ W°S chí Q¬\ VÀ FXQJ F³S FKR E°Q FL QKÈQ sâu U×QJ YÃ OÌFK Và và ®QK KÝæQJ FÚD P\ KÙW EÜL õÔL YåL FX×F VÔQJ K¬QJ QJ¬\ FÚD FKÙQJ WD TU±Q WUÑQJ
Ͼ Á
ϼ Ѕ
Ѕ 0Ђ 3 ϯ î ኸ ² ዅ
ወ 0
ወ
ዋ Ø ዋ î
Ѓ 3 ϯ ወ ኸ ዏ ዛዓ
V Ѓ 3 ϯ î ኸ
www.lifebalance.vn www.facebook.com/lifebalance.vn
î î ዛዓ ü ዋ ï
3 ϯ Ƭ
ϸ ϸ
Ö ዒ ¯ዏ
*LåL WKLÇX
0\ FK±Q NKÒQJ FKR JL®L WUÉ Y¬ NKRD KÑF
0\ KÙW FK±Q NKÒQJ NKRD KÑF EÝåF YÝèW OåQ WÞ Q·P
0\ KÙW EÜL FK±Q NKÒQJ FÒQJ QJKLÇS
6â SKW WULÅQ FÚD P\ KÙW EÜL WÞ 7KÄ Në
á 'ô !½- ï( õ
=¼ę Ŷ 0×W SKF WK®R Yà OÌFK Và EDQ õ²X FÚD FF WKLÄW EÌ KÙW EÜL P\ EãP Y¬ õÓQJ KÓ õR S VX³W õÝèF WUÈQK E¬\ WÞ QKáQJ WKÉ QJKLÇP õ²X WLÂQ õÝèF JKL O°L Yà FK±Q NKÒQJ Y¬R QKáQJ Q·P FKR õÄQ NKL E¹W õ²X WKäL Né KLÇQ õ°L FÚD FÒQJ QJKÇ FK±Q NKÒQJ NKL QJÝçQJ FK±Q NKÒQJ VLÂX FDR õÝèF JLåL WKLÇX Y¬R Q·P
08
1. GIỚI THIỆU Các thí nghiệm đầu tiên tạo ra chân không được đề xuất vào năm 1631 bởi Reneri ở Leiden trong thư từ với Descartes nhưng thí nghiệm đầu tiên được ghi lại để tạo ra chân không dường như đã diễn ra vào khoảng năm 1641 khi Gasparo Berti thử nghiệm với áp kế nước, xem Hình 1. Bằng cách bố trí như sau: ống chì AB dài khoảng 11 mét, ống và bình chứa chứa đầy nước và sau đó đóng lại các van G, D và B; tiếp theo, mở van B và mực nước giảm xuống L sẽ tạo ra chân không trong buồng phía trên L. Tuy nhiên, thí nghiệm chưa thực sự thuyết phục vì người ta cho rằng âm thanh sẽ không truyền qua chân không nhưng chiếc chuông M lại rung trong chân không, lý giải cho điều này có thể là âm thanh được truyền qua giá đỡ của chuông
1·P 9LQFHQ]LR 9LYLDQL õ¯ O¼S O°L WKÉ QJKLÇP FÚD %HUWL E¸QJ FFK Và GÜQJ P×W ÔQJ WKÚ\ WLQK FKßD õ²\ WKÚ\ QJ±Q õÝèF õ®R QJÝèF YåL õ²X Pæ FÚD QÎ WURQJ P×W EÅ FKßD WKÚ\ QJ±Q 7KÉ QJKLÇP Q¬\ FÎ OÀ õÝèF OÂQ NÄ KR°FK EæL (YDQJHOLVWD 7RULFHOOL QJÝäL õÝèF FF QK¬ Và KÑF WUÝåF õÎ JKL QK¶Q O¬ õ¯ WKâF KLÇQ WKÉ QJKLÇP QÕL WLÄQJ Y¬R Q·P &F WKÉ QJKLÇP FÚD 7RULFHOOL õ¯ WKX\ÄW SKÜF K²X KÄW FF KÑF JL® Y¬R WKäL õLÅP õÎ U¸QJ õ¯ W°R UD õÝèF FK±Q NKÒQJ ô±\ O¬ WKäL Né FÚD FKÄ õ× JLR KR¬QJ N¾S Y¬ NKL QLÇP FK±Q NKÒQJ YµQ EÌ FRL O¬ YÒ F®P GR õÎ U³W QJX\ KLÅP QÄX WLÄS WÜF WKÉ QJKLÇP YÃ FK±Q NKÒQJ æ FF TXÔF JLD FK³S QK¶Q JLR KR¬QJ /D 0¯ QÂQ FF WKÉ QJKLÇP FKÊ GLÆQ UD æ FF QÝåF F®L FFK Y¬ æ 3KS QãL *LR KR¬QJ 3KS FÎ [X KÝåQJ SKåW Oä ê NLÄQ FÚD JLR KR¬QJ /D 0¯
10
Vài năm sau những thí nghiệm đầu tiên về chân không, Otto von Guericke, Burgomaster của Magdeburg đã tạo ra máy bơm chân không đầu tiên, đây chính ra thời điểm lịch sử của các thiết bị chân không bắt đầu. Trong bài báo này, chúng tôi xem xét sự phát triển của các thiết bị chân không, đặc biệt là máy bơm và máy đo chân không, từ năm 1650 đến khi bắt đầu công nghệ chân không hiện đại vào năm 1950 khi lần đầu tiên đạt được và đo được ngưỡng chân không siêu cao.
+ÈQK 7KLÄW EÌ P¬ *DVSDUR %HUWL Và GÜQJ Y¬R NKR®QJ Q·P õÅ W°R UD FK±Q NKÒQJ
HAI THẾ KỶ ĐẦU TIÊN 1650 ĐẾN 1850
2. MÁY CHÂN KHÔNG CHO GIẢI TRÍ VÀ KHOA HỌC
12
Máy bơm chân không là một trong sáu phát minh vào thế kỷ 17 có tác động sâu sắc đến khoa học thực nghiệm, những phát minh còn lại là đồng hồ quả lắc, kính thiên văn, nhiệt kế, phong vũ biểu và kính hiển vi. Otto von Guericke bắt đầu nghiên cứu máy bơm không khí vào những năm 1640 và công trình của ông được Caspar Schott báo cáo lần đầu tiên vào năm 1657. Hình số 2 minh hoạ hai máy bơm đầu tiên của Von Guericke những máy bơm này về cơ bản là những máy bơm nước hoạt động ngược.
13
Trong thí nghiệm đầu tiên vào những năm 1640, ông đổ đầy nước vào một thùng gỗ được trám kỹ và hai người đàn ông khỏe mạnh bơm nước ra, khi không khí tràn qua các lỗ rỗng trong gỗ vào khoảng trống thì người ta nghe thấy một tiếng động. Trong thí nghiệm thứ hai, ông sử dụng một quả cầu đồng lớn gắn vào máy bơm; nước bị bỏ đi và không khí được bơm trực tiếp ra ngoài. Khi phần lớn không khí bị bơm ra ngoài, quả cầu sụp đổ kèm theo một tiếng động lớn, von Guericke nhận ra rằng điều này là do áp suất khí quyển gây ra. Một bình hình cầu chính xác hơn đã được chế tạo và thí nghiệm sau đó đã thành công.
Tin tức về các thí nghiệm của von Guericke đã được lan truyền khắp châu Âu nhờ cuốn sách của Schott và chiếc máy bơm cải tiến tiếp theo được thiết kế bởi Robert Boyle và được Robert Hooke chế tạo ở Anh vào năm 1658 - 9. Máy bơm này được minh họa trong Hình 3, nó sử dụng một thanh răng và bánh răng để di chuyển pít-tông, do đó giúp giảm đáng kể lực cần thiết để vận hành máy bơm.
Boyle là người đầu tiên thực hiện phép đo chân không bằng áp kế thủy ngân đặt trong bình hình chuông (xem Hình 4), máy bơm của ông có khả năng đạt tới áp suất khoảng 0,63 cm Hg (6 Torr). Vì vậy Boyle là người đầu tiên thiết kế máy bơm chân không và kết hợp nó với đồng hồ đo áp suất. Bơm piston và áp kế thủy ngân vẫn là loại bơm chân không và đồng hồ đo áp suất duy nhất trong khoảng hai trăm năm.
+ÈQK 0\ EãP FÚD YRQ *XHULFNH Y¬R QKáQJ Q·P 7UÂQ FØQJ &KLÄF P\ EãP õ²X WLÂQ FÎ WKØQJ JÖ 'ÝåL 0\ EãP WKß KDL FÎ TX® F²X E¸QJ õÓQJ
+ÈQK 0\ EãP SÉW WÒQJ GR 5REHUW %R\OH WKLÄW NÄ Y¬ 5REHUW +RRNH FKÄ W°R Y¬R Q·P
+ÈQK 3K¾S õR õ²X WLÂQ YÃ S VX³W GÝåL NKÉ TX\ÅQ FÚD 5REHUW %R\OH NKR®QJ Q·P 0×W FÔF WKÚ\ QJ±Q FÎ ÔQJ S NÄ G¬L KãQ LQFK õÝèF õ¶\ NÉQ WURQJ EÈQK FKXÒQJ Y¬ õÝèF KÙW FK±Q NKÒQJ E¸QJ P\ EãP æ +ÈQK
16
Tuy có xuất hiện những cải tiến đối với máy bơm piston trong hai trăm năm tiếp theo nhưng thiết kế cơ bản vẫn được giữ nguyên. Áp suất cuối cùng mà các máy bơm này đạt được chỉ giảm nhẹ, bản chất cơ học của các thí nghiệm chân không vào thời điểm đó không yêu cầu áp suất thấp hơn đáng kể, nhưng các máy bơm mới dễ sử dụng hơn. Hawksbee chế tạo máy bơm vào năm 1704 với hai xi lanh trong đó các pít-tông cân bằng với nhau khi chúng được dẫn động theo hướng ngược nhau bởi thanh răng và bánh răng (xem Hình 5), máy bơm này có khả năng đạt tới 1,9 Torr trong hai phút. Tại Triển lãm lớn năm 1851 ở London, giải nhất về máy bơm chân không đã thuộc về Newman với máy bơm đạt được áp suất 0,5 Torr. Hình 6 cho thấy một máy bơm thương mại tương tự vào khoảng năm 1850, có rất ít thay đổi so với cấu tạo của máy bơm Hawksbee 150 năm trước.
+ÈQK 0×W P\ EãP SLVWRQ õÒL WKÝãQJ P°L WÞ NKR®QJ Q·P
+ÈQK FKR WK³\ S VX³W WÔL õD õ°W õÝèF EæL FF WKLÄW NÄ P\ EãP NKF QKDX WURQJ JLDL õR°Q WÞ õÄQ Y¬ FKÊ UÐ PßF JL®P FÎ JLåL K°Q YÃ S VX³W FÎ WKÅ õ°W õÝèF WURQJ KDL WU·P Q·P õ²X WLÂQ 0\ EãP FK±Q NKÒQJ õ¯ FÎ QKáQJ õÎQJ JÎS TXDQ WUÑQJ FKR NKRD KÑF WURQJ KDL WKÄ Në õ²X WLÂQ QKÝQJ WURQJ VXÔW WKäL Né Q¬\ QÎ õÝèF FRL QKÝ QKÝ P×W QJXÓQ JL®L WUÉ Y¬ FKÚ õÃ JL®QJ G°\ YÈ FK±Q NKÒQJ O¬ P×W FKÚ õÃ PåL O° Y¬ K³S GµQ
+ÈQK 0\ EãP SLVWRQ õÒL FÚD +DZNVEHH
!½- ï( Á" # ê ±å *±ë( å" ¬Ö" Q·P WÞ õÄQ õ²X WKÄ Në Q¬\ õ¯ [X³W KLÇQ P×W KR°W õ×QJ P°QK PÀ WURQJ YLÇF SKW WULÅQ FÒQJ QJKÇ FK±Q NKÒQJ EDQ õ²X O¬ GR QKX F²X QJKLÂQ FßX NKRD KÑF Y¬ VDX õÎ O¬ QKX F²X FÚD QJ¬QK FÒQJ QJKLÇS õ½Q VèL õÔW 7URQJ NKR®QJ WKäL JLDQ Q·P S VX³W õ¯ õÝèF JL®P EæL WKLÄW EÌ FK±Q NKÒQJ Y¬ WX\ FÍQ FKÝD KR¬Q WKLÇQ QKÝQJ õ¯ õÝèF Và GÜQJ WURQJ FÒQJ QJKLÇS 7Þ õ±\ QKX F²X [® NKÉ WULÇW õÅ FKR WKLÄW EÌ Y¬ WUQK Và GÜQJ ÔQJ FDR VX õ¯ õÝèF WKLÄW O¶S UÐ U¬QJ
19
Hình 7 Độ chân không cuối cùng từ 1660 đến 1900, Đáng chú ý là những khoảng ngắt trong thang thời gian. Các tài liệu có thể dành cho tham khảo cho các thí nghiệm gồm: Boyle, Hawksbee, Geissler, Sprengel, Crookes, Edison, Fleuss, Gimingham, Kahlbaum.
20
Sự phát triển của máy bơm piston thủy ngân là yếu tố chính giúp đạt được áp suất thấp hơn. Ở thời kỳ đầu năm 1854 khi Julius Plücker thuộc Đại học Bonn yêu cầu Heinrich Geissler, người thổi thủy tinh của ông, thiết kế một máy bơm thủy tinh sử dụng piston thủy ngân để thực hiện các thí nghiệm về sự phóng điện khí ở áp suất thấp; Geissler đã chế tạo một máy bơm vào năm 1855 có khả năng đạt tới 0,1 Torr- lần đầu được mô tả trong một cuốn sách nhỏ của Mayer [16] xuất bản năm 1858. Năm 1862 Töpler đã phát minh ra một dạng cải tiến của máy bơm Geissler và vào năm 1865 Sprengel đã phát minh ra một máy bơm trong đó một chuỗi giọt thủy ngân giữ các gói khí trong ống thủy tinh và di chuyển khí.
Vào những năm 1870, William Crookes, cùng với trợ lý Charles Gimingham, đã cố gắng đạt được chân không “tiếp cận sự hoàn hảo”. Hình 8 cho thấy hệ thống bơm đầu tiên của Crookes sử dụng bơm Sprengel. Ở một phiên bản cải tiến của hệ thống bơm này, các nhà khoa học sử dụng bảy ống rơi có khả năng đạt được áp suất khoảng 2 x 10-5 Torr được đo bằng máy đo McLeod. Crookes đã cải thiện đáng kể các điều kiện chân không bằng cách thay thế tất cả các kết nối ống cao su bằng các khớp nối thủy tinh mài và bằng cách làm nóng thiết bị để khử khí.
21
Bước quan trọng trong việc đo áp suất là việc McLeod phát minh ra máy đo chân không vào năm 1874 dựa trên việc nén khí bằng cột thủy ngân đến áp suất cao hơn dễ dàng đo được và việc sử dụng định luật Boyle để tính áp suất ban đầu ( xem hình 9). Điều này cho phép đo áp suất xuống phạm vi 10 Torr. Do máy đo McLeod không đo áp suất của các khí ngưng tụ, chẳng hạn như nước, nên áp suất thực có thể cao hơn áp suất được báo cáo trong giai đoạn này.
22
Hình 8 Hệ thống chân không đầu tiên của Crookes sử dụng một bơm Sprengel (1872).
Vào cuối những năm 1870, kỹ thuật chân không của Crookes đã được ứng dụng vào công nghiệp và được Edison sử dụng để cải thiện chân không trong đèn sợi đốt. Hình 10 cho thấy hệ thống chân không của Edison bao gồm hai máy bơm Sprengel, một máy bơm Geissler và một máy đo McLeod; có thể tạo ra áp suất khoảng 10-3 Torr. Máy bơm của Edison được vận hành thủ công, hoạt động chậm và vụng về trong sử dụng công nghiệp. Đến năm 1894 Kahlbaum đã có thể đạt được áp suất thấp tới 3 x 10-4 Torr bằng bơm Sprengel.
Hình 9 Máy đo McLeod đầu tiên (1874).
23
Trong cùng thời kỳ, máy bơm pít-tông rắn đã được cải tiến rất nhiều, đến năm 1892 Fleuss các nhà khoa học đã chế tạo được một máy bơm có pít-tông kín dầu và các van được di chuyển bằng cơ học. Máy bơm này được gọi là máy bơm Geryk với thông số 2 x 10-6 có thể thay thế máy bơm piston thủy ngân vận hành thủ công cho đến khi Gaede phát minh ra máy bơm thủy ngân quay vào năm 1905. Máy bơm Geryk và máy bơm thủy ngân quay có thể được sử dụng điều khiển bằng động cơ và do đó có lợi thế hơn so với máy bơm piston chất lỏng cũ dùng trong công nghiệp. Đến năm 1900, người ta có thể đạt được và đo được áp suất cỡ 10-6 Torr và máy bơm cho hệ thống chân không công nghiệp được điều khiển bằng động cơ.
24
4. MÁY HÚT CHÂN KHÔNG CÔNG NGHIỆP 1900 ĐẾN 1950 Hình 11 thể hiện quá trình thay đổi chân không cuối cùng trong giai đoạn 1900 đến 1950. Công nghệ chân không có những tiến bộ nhanh chóng trong giai đoạn 1900 đến 1920, hai nhân vật thống trị thời kỳ này là Gaede ở Đức và Langmuir ở Mỹ. Cải tiến đầu tiên trong thiết kế bơm chân không cao là phát minh ra bơm thủy ngân quay của Gaede vào năm 1905, đây là bơm thủy ngân quay có thể điều khiển bằng động cơ (xem Hình 12). Nó có thể tạo ra áp suất trong phạm vi 10-6 Torr và được sản xuất với số lượng lớn và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp đèn và ống chân không.
Hình 10 Sơ đồ hệ thống chân không của Edison để sản xuất đèn sợi đốt (thập niên 1870).
Hình 11 Chân không c 1950. Tài liệu tham khả (1905), Gae
cuối cùng từ năm 1900 đến năm ảo cho các thí nghiệm là; Gaede ede (1913), Sherwood.
25
Hình 12 Máy bơm thủy ngân quay của Gaede (1905).
Hình 13 Máy bơm dầu quay được thiết kế bởi Gaede (1907) so với “Water-Bolt” của Hoàng tử Rupert, một máy bơm nước được phát minh vào khoảng năm 1650.
26
Năm 1907, Gaede đã phát triển máy bơm dầu quay (xem Hình 13) chủ yếu để sử dụng làm máy bơm trước cho máy bơm quay thủy ngân, có thể dễ dàng nhận thấy thiết bị bị này rất giống với máy bơm nước do Hoàng tử Rupert phát minh vào khoảng năm 1650. Nguyên lý của loại máy bơm nước này có từ ít nhất là năm 1588 với máy bơm cánh gạt của Rumelli. Tiến bộ lớn tiếp theo trong phương pháp bơm là phát minh ra máy bơm kéo phân tử của Gaede vào năm 1913 (xem Hình 14). Dushman đo được rằng với một áp suất 2 x 10-2 Torr thì áp suất 4 x 10-7 Torr cho ra tốc độ quay 8.000 vòng/phút. Máy bơm này được sử dụng trong ngành công nghiệp ống chân không cho đến khi xuất hiện máy bơm khuyếch tán. Các phiên bản cải tiến của máy bơm kéo phân tử với tốc độ bơm cao hơn đã được phát triển trong 30 năm tiếp theo, đặc biệt là bởi Holweck vào năm 1923 và Seigbahn vào những năm 1920, người ta thường thu được áp suất trong phạm vi 10 Torr. Máy bơm kéo phân tử không được ưa chuộng sử dụng cho đến những năm 1970 vì tốc độ bơm thấp và độ tin cậy kém do khoảng cách giữa rôto và stato rất gần nhau. Có thể nói những nhà khoa học thời kỳ này đã đi trước thời đại vì công nghệ chế tạo máy quay tốc độ cao với khoảng cách gần nhau vẫn còn thô sơ. Trong thời gian gần đây, thị trường đã giới thiệu nhiều loại bơm kéo phân tử, thường là loại kết hợp với bơm turbo.
27
Bơm khuếch tán hơi thủy ngân là bơm chân không đầu tiên không có bộ phận chuyển động. Thiết bị này được phát minh độc lập bởi Gaede (xem Hình 15) và Langmuir (xem Hình 16) vào năm 1915 tuy nhiên do thiết kế của Langmuir với vòi phun lớn có tốc độ bơm cao hơn nên đã nhanh chóng được sử dụng trong công nghiệp. Burch đã giới thiệu việc sử dụng dầu có áp suất hơi thấp thay vì thủy ngân trong máy bơm khuếch tán vào năm 1928. Bơm khuếch tán trở thành loại bơm chân không cao được sử dụng rộng rãi nhất cho đến khi bơm phún xạ ion ra đời vào năm 1958.
Cả bơm khuếch tán thủy ngân và dầu đều có áp suất cuối cùng khoảng 10-8 Torr khi đo bằng máy đo ion hóa triode, các đường cong Tốc độ bơm của máy bơm khuếch tán như là một hàm của áp suất trong tài liệu của nhà sản xuất cho thấy tốc độ bơm sẽ bằng 0 vào khoảng 10-8 Torr (những đường cong như vậy vẫn được công bố vào cuối những năm 1960). Những kết quả ban đầu sử dụng bơm khuếch tán thủy ngân và máy đo ion hóa được tiêu biểu minh hoạ bởi công trình của Sherwood vào năm 1918, người đã đo áp suất tới hạn là 2 x 10-8 Torr.
+ÈQK %ãP NKXÄFK WQ KãL WKÚ\ QJ±Q õ²X WLÂQ FÚD *DHGH
+ÈQK %ãP NKXÄFK WQ KãL WKÚ\ QJ±Q QJX\ÂQ E®Q FÚD /DQJPXLU
29
Sau sự xuất hiện của máy đo áp suất McLeod vào năm 1874, một số loại máy đo áp suất đã tiếp tục ra đời. Cụ thể, năm 1897 Sutherland phát minh ra máy đo áp suất tùy thuộc vào độ nhớt của khí, loại máy này có thể đo được từ 1 đến 10-4 Torr. Langmuir đã mở rộng nguyên lý này vào năm 1913, ông là người đã phát triển một máy đo sử dụng sợi thạch anh nhằm dao động trong chất khí, sự giảm biên độ của dao động là thước đo áp suất, dải áp suất cũng tương tự như máy đo của Sutherland. Thực tế cho thấy máy đo độ nhớt không được sử dụng rộng rãi. Năm 1906, hai máy đo phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt của khí đã được phát minh trong phạm vi từ khí quyển đến 10-4 Torr; máy đo Pirani đo sự mất nhiệt từ dây tóc nóng sang khí do sự thay đổi điện trở của khí. Máy đo cặp nhiệt điện đo sự thay đổi nhiệt độ của dây tóc bằng cặp nhiệt điện. Năm 1910 Knudsen phát minh ra máy đo phóng xạ, nếu cẩn thận thì ta có thể đo được tới 10-6 Torr. Nhưng hiện giờ chỉ có Pirani và máy đo cặp nhiệt điện là vẫn còn được sử dụng. Nhiều loại máy đo cơ học đã được phát triển bao gồm Bourdon và máy đo màng nhưng loại duy nhất còn tồn tại cho đến ngày nay là áp kế điện dung được phát minh vào năm 1929.
30
Thực tế cho thấy việc đo áp suất trong phạm vi chân không cao trước năm 1916 rất khó khăn, các máy đo duy nhất hiện có lúc bấy giờ là máy đo Mcleod và máy đo đĩa quay của Dushman (1915), thiết bị của Dushman là tiền thân của máy đo rôto quay nhưng cả hai đều rất khó sử dụng và giới hạn ở khoảng 10-7 Torr. Năm 1916, Buckley mô tả máy đo ion hóa cathode nóng (von Baeyer đã báo cáo phép đo áp suất trong triode dây tóc nóng được sử dụng làm máy đo ion hóa vào năm 1909; tuy nhiên, công trình của ông không được tiếp nối và Buckley thường được ghi nhận là người đã phát minh ra máy đo độ ion hóa cathode nóng). Máy đo ion hóa cực âm nóng triode hầu như được sử dụng rộng rãi để đo chân không cao cho đến năm 1950. Loại máy đo này có bộ thu ion hình trụ có diện tích bề mặt lớn bao quanh lưới hình trụ và dây tóc hướng trục, một ví dụ ban đầu được hiển thị trong Hình 17. Với việc sử dụng loại máy đo ion hóa cathode nóng này, áp suất cuối cùng đo được ở hầu hết các hệ thống chân không là khoảng 10 Torr. Áp lực cuối cùng đã đạt đến trạng thái ổn định kéo dài hơn 30 năm.
31
Giới hạn ở mức 10-8 Torr thường được giả định là do máy bơm bị hỏng chứ không phải đồng hồ đo, nên ban đầu không có nghi ngờ gì rằng có thể có một quá trình giới hạn trong đồng hồ đo ở áp suất thấp. Việc tìm kiếm phương pháp giảm chân không cuối cùng trong giai đoạn này đã được mô tả chi tiết và sẽ không được lặp lại ở đây. Đủ để nói rằng vào cuối những năm 1930 đã có bằng chứng đáng kể cho thấy máy đo ion hóa cathode nóng không có khả năng đo dưới 10-8 Torr. Lý do của giới hạn này (giới hạn tia X như chúng ta biết ngày nay) không được các công nhân trong ngành công nghệ chân không hiểu rõ mặc dù vào cuối những năm 1930, việc tạo ra sự phát xạ quang điện tử từ lưới điện của ống chân không công suất cao, là kết quả của sự phát quang điện tử mềm. tia X được tạo ra bởi sự bắn phá điện tử vào cực dương đã được kỹ sư ống chân không hiểu rõ (xem Tài liệu tham khảo 40 và tài liệu tham khảo trong đó). Hai cộng đồng, mặc dù có liên kết chặt chẽ, nhưng dường như không trao đổi về chủ đề này.
32
Phillips đã chứng minh được hiện tượng catốt lạnh trong từ trường lần đầu tiên vào năm 1898 nhưng phải đến năm 1937 thì Penning mới phát minh ra máy đo độ ion hóa ở catốt lạnh trong từ trường, được gọi là máy đo Penning hay Phillips ( xem hình 18). Máy đo này chắc chắn và đáng tin cậy nhưng mối quan hệ giữa dòng ion và áp suất không tuyến tính và sự phóng điện xảy ra ở khoảng 10-7 Torr và do đó nó không giúp giải quyết giới hạn áp suất ở mức 10-8 Torr. Máy đo cũng được phát hiện có tốc độ bơm đáng kể và là tiền thân của máy bơm ion phún xạ được thiết kế vào cuối những năm 1950.
Thực tế là sự phóng điện gây ra tác động bơm đã được biết đến từ năm 1858 khi Plücker lưu ý “Một số loại khí nhất định phản ứng với cực âm bạch kim và tạo thành các hợp chất lắng đọng trên thành. Vì vậy chúng ta tiếp cận chân không tuyệt đối”. Năm 1916 Vegard quan sát thấy rằng có sự thay đổi về tốc độ bơm của sự phóng điện ở cực âm lạnh khi sử dụng các vật liệu khác nhau cho cực âm chứ không phải cho cực dương. Penning lưu ý “ở áp suất cao nên tránh phóng điện với dòng điện cao vì hiện tượng phún xạ catốt… người ta phải quan tâm đến thực tế là chất phóng điện hấp thụ khí, trong không khí khoảng 1 lít vào năm 1950, áp suất đo được tối thiểu vẫn là 10-8 Torr, giống như năm 1920.
Một số nhà thí nghiệm chắc chắn đã đạt được áp suất thấp hơn nhiều so với 10-8 Torr (ví dụ W.B. Nottingham [50] và P.A. Anderson [51]) nhưng không thể thực hiện các phép đo chính xác về những áp suất này áp suất thấp hơn. Có ý kiến cho rằng máy đo ion hóa catôt nóng có giới hạn về áp suất thấp nhất có thể đo được do dòng quang tia X đặt ra nhưng điều này chưa được chứng minh.
33
Một số nhà thí nghiệm chắc chắn đã đạt được áp suất thấp hơn nhiều so với 10-8 Torr (ví dụ W.B. Nottingham và P.A. Anderson) nhưng không thể thực hiện các phép đo chính xác về những áp suất này áp suất thấp hơn. Có ý kiến cho rằng máy đo ion hóa catôt nóng có giới hạn về áp suất thấp nhất có thể đo được do dòng quang tia X đặt ra nhưng điều này chưa được chứng minh.
4Ð 1)«5 53*ã/ $Í" .«: )È5 #Ï* 5Ê 5)á ,Ô á/ 5)á ,Ô 1J¬\ WKQJ Q·P
%¸QJ VQJ FKÄ õ²X WLÂQ
Máy quét chân không õÝèF Daniel Hess FKÄ W°R Y¬R ngày 10 tháng 7 Q·P 1860. Hess JÑL phát PLQK FÚD PÈQK là P\ quét WK®P FKß không SK®L P\ hút EÜL EæL P\ có P×W bàn FK®L xRD\ JLÔQJ QKÝ các P\ quét khác, QKÝQJ FÛQJ có Fã FKÄ KÙW SKßF W°S
1J¬\ WKQJ Q·P
1J¬\ WKQJ Q·P
0\ KÙW FK±Q NKÒQJ õÝèF EãP E¸QJ WD\ õ²X WLÂQ
1·P 1869, Ives McGaffey phát PLQK ra P\ hút chân không õÝèF EãP E¸QJ tay õ²X tiên. Nó W°R ra VßF hút E¸QJ P×W FKLÄF TX°W quay E¸QJ tay, FK°\ E¸QJ G±\ õDL
1J¬\ WKQJ Q·P
0\ KÙW EÜL õLÇQ GL FKX\ÅQ
'DYLG 7 .HQQH\
1·P 1905, K¯QJ &KDSPDQ và Skinner æ San FUDQFLVFR õ¯ phát PLQK ra P\ hút EÜL õLÇQ có WKÅ GL FKX\ÅQ õÝèF Tuy nhiên, nó OåQ và Q¼QJ gây khó NK·Q FKR YLÇF Và GÜQJ cá QK±Q Y¬ NKÒQJ EQ FK°y.
Chín E¸QJ sáng FKÄ FÚD 'DYLG T. Kenney WÞ Q·P 1903 õÄQ Q·P 1913 õ¯ KÈQK thành QÃQ W®QJ FKR ngành công QJKLÇS P\ hút EÜL æ 0ì Kenney FÛQJ thành O¶S +LÇS K×L các nhà V®Q [X³W P\ KÙW EÜL Y¬R Q·P
1J¬\ WKQJ Q·P
0\ TX¾W WK®P
1·P P\ TX¾W WK®P õÝèF SKW PLQK EæL 0HOYLOOH %LVVHOO
1J¬\ WKQJ Q·P
QJ FK±Q NKÒQJ
1·P +XEHUW &HFLO %RRWK JLåL WKLÇX PµX P\ KÙW EÜL FK°\ õLÇQ õ²X WLÂQ 1Î Và GÜQJ FÒQJ QJKÇ FÚD ÔQJ FK±Q NKÒQJ
1J¬\ WKQJ Q·P
0\ KÙW EÜL FK°\ E¸QJ JDV
-RKQ 7KXUPDQ õ¯ SKW PLQK UD P\ KÙW EÜL FK°\ E¸QJ NKÉ õ²X WLÂQ Y¬R Q·P
1J¬\ WKQJ Q·P
3KW PLQK FK±Q NKÒQJ QKÏ KãQ -DPHV 6SDQJOHU õ¯ QK¶Q õÝèF E¸QJ VQJ FKÄ FKR WKLÄW EÌ O¬P V°FK E¸QJ õLÇQ õ²X WLÂQ Và GÜQJ E¬Q FK®L TXD\ Y¬ WKLÄW EÌ õLÇQ $QK ³\ QJKË UD õLÃX Q¬\ NKL FKR U¸QJ FKLÄF P\ JL¼W WK®P FÛ Nì FÚD PÈQK O¬ QJX\ÂQ QK±Q J±\ UD EÇQK KHQ VX\ÆQ FÚD DQK ³\
1J¬\ WKQJ Q·P
1J¬\ WKQJ Q·P
ô×QJ Fã õLÇQ
1·P &KDUOHV %HDFK Y¬ )UHGHULFN 2VLXV õ¯ SKW PLQK UD P×W õ×QJ Fã QKÏ FK°\ E¸QJ Q·QJ OÝèQJ õLÇQ Y¬ Và GÜQJ QÎ WURQJ P\ KÙW EÜL F²P WD\ GÆ G¬QJ õ²X WLÂQ
1J¬\
+× JLD õÈQK
1KâD
0\ KÙW EÜL WUæ WK¬QK Y¶W GÜQJ WKÒQJ GÜQJ WURQJ FF K× JLD õÈQK VDX 7KÄ FKLÄQ WKß KDL
1·P QKâD õ² WKÌ WUÝäQ WKÂP Y¬
1J¬\ WKQJ Q·P
7ÙL GØQJ P×W O²Q
1·P 1920, Air-Way Sanitizor æ Toledo, Ohio õ¯ JLåL WKLÇX P\ hút EÜL õ²X tiên có túi dùng P×W O²Q õÅ có WKÅ GÆ G¬QJ [à Oê FK³W WK®L
WKQJ Q·P
1J¬\ WKQJ Q·P
D Y¬ õ½Q SKD
.ÉFK õ×QJ WÉFK FâF
30, P\ hút EÜL E¸QJ ²X tiên õÝèF WXQJ ra QJ và õ½Q pha õÝèF ¬R P×W VÔ PµX xH
1·P 1926, Hoover õ¯ SKW WULÅQ P\ hút EÜL kích thích GÝãQJ giúp W·QJ õQJ NÅ KLÇX TX® OR°L EÏ EÜL E´Q