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第一章 引论1

1.1低温技术和真空技术之间的关系1

1.2低温泵的致冷系统2

1.3低温泵的工作机理3

1.4低温泵的类型和性能4

1.5采用大面积低温泵时容器内的气流7

1.6几种应用8

第二章 真空中的气流10

2.1气流范围的划分10

2.2在装有小表面低温泵的“大”容器中的分子流12

2.2.1若干真空技术概念12

2.2.2电离真空计的不同结构16

2.2.3抽气量Q，抽速S20

2.2.4Q和S值的测量20

2.2.5抽气几率WP，可达到的最佳极限压强Pe21

2.2.6不同真空部件的流导C23

2.2.6.1流导C和传输几率W23

2.2.6.2不同部件的传输几率W25

2.2.6.3挡板的热辐射传输27

2.2.6.4组合部件28

2.3在装有大面积低温泵的容器中的分子流33

2.3.1不等温容器中的粒子流密度I、E和粒子数密度n及抽速S的计算33

2.3.2容器（气源）包围的屏蔽低温泵38

2.3.3气源被包围在中间的屏蔽低温泵39

2.3.4屏蔽低温泵结构的捕获几率c40

2.3.5返回数Z46

2.4连续流46

2.4.1连续流的判据46

2.4.2通过膜孔和短管的气流，高压强下的低温泵47

2.4.3长管中的气流49

2.4.4整个真空范围内的Q、P曲线图51

第三章 单一种类气体的冷凝53

3.1凝结系数αc和蒸发系数αv53

3.2测量方法54

3.2.1基于抽速的方法54

3.2.2测重法58

3.2.3分子束法59

3.3固态气体冷凝物的蒸气压61

3.4气体的凝结系数αc63

3.4.1αc与过饱和值P/Pe和冷凝面温度Tk的关系63

3.4.2在高饱和值P/Pe时、αc与气体温度Tg的关系65

3.4.3αc与冷凝物层厚的关系68

3.4.4在异种衬底上的冷凝69

3.5气体冷凝的机理70

3.6冷凝物的结构和其它物理性能72

3.6.1微晶粒尺寸73

3.6.2生长速度、外观和密度75

3.6.3热导率78

3.6.4热辐射率ek79

第四章 气体冷凝物上的低温吸附83

4.1吸附特性曲线的测定84

4.1.1吸附等量线84

4.1.2吸附等温线86

4.1.3抽速S88

4.2气体冷凝物上氦、氢和氖的吸附平衡89

4.2.1平衡的建立89

4.2.2吸附焓ΔHi和平衡压强常数Bi90

4.2.3根据DRK法进行表面测定92

4.2.4吸附特性与冷凝条件的关系95

4.3吸附冷凝层的动力学特性97

4.3.1抽速S和粘附系数α97

4.3.2超高真空技术中吸附冷凝层的应用101

第五章 多孔固体上的低温吸附103

5.1固体吸附剂103

5.2吸附等温线105

5.3吸附剂的其它特性107

5.4用于从大气压直到0.1帕区间的低温吸附泵108

5.5用于压强小于0.1帕的低温吸附板112

5.6高真空和超高真空下的抽速112

5.7动态吸附容量Vd114

第六章 混合气体的冷凝和低温捕集115

6.1混合冷凝物的平衡特性116

6.1.1蒸气压曲线116

6.1.2部分靠吸附、部分靠掺合对非可凝气体的束缚119

6.1.3混合冷凝机理119

6.2捕集过程的抽速121

6.3捕集过程的其它特征123

第七章 金属薄膜低温吸气和80 K钛升华泵126

7.1粘附系数α，表面容量γ，抽气容量k127

7.2抽速S=S（p）130

7.3极限压强Pe和起始压强Pst131

7.4抽气机理132

7.580K钛升华泵的工艺133

7.680K钛升华泵的实用结构134

第八章 低温泵的计算136

8.1极限压强136

8.1.1最佳情况下低温冷凝泵可达到的极限压强Pe，难凝气体问题136

8.1.2低温吸附泵的极限压强139

8.1.3影响和改善极限压强的因素140

8.2低温面的热负荷140

8.2.1热辐射141

8.2.2固体的热传导141

8.2.3冷凝功率142

8.2.4吸附功率143

8.2.5气体中的热传导143

8.3贮槽式低温泵的热负荷和致冷剂耗量144

8.3.1Tk=4.2K的贮槽式低温泵144

8.3.2Tk＜4.2K的贮槽式低温泵146

8.4低压下（P＜10-4帕）各种结构的致冷功率与抽速比Q／S147

8.5致冷机低温泵的致冷功率150

8.6在致冷机低温泵整个工作范围内的抽速S（p）152

8.7最大冷凝厚度dmax154

8.8工作寿命tmax和抽气容量Q156

8.9起始压强Pst157

第九章 低温泵的实际结构160

9.1贮槽式低温泵160

9.1.1贮槽式冷凝低温泵160

9.1.2在极低压强使用的长寿命贮槽式低温泵161

9.1.3带分子筛吸附级的贮槽式低温泵165

9.1.4带氩冷凝物吸附级的贮槽式低温泵166

9.2按蒸发器原理工作的低温泵167

9.2.1在2.5至293K之间连续冷却的低温冷凝器167

9.2.2蒸发和冷气致冷169

9.2.3致冷剂消耗量171

9.2.4致冷剂回路的真空要求172

9.2.5蒸发器式低温泵173

9.3致冷机低温泵175

9.3.1吉福德-麦克马洪（Gifford-McMahon）循环和致冷机176

9.3.2采用吉福德-麦克马洪致冷机的低温泵179

9.3.3斯特林（Stirling）循环和致冷机183

9.3.4采用斯特林-菲利普致冷机的低温泵186

9.3.5布雷顿（Brayton）循环和致冷机189

9.3.6采用布雷顿致冷机的低温泵193

9.3.7克劳德（Claude）循环195

9.3.8采用克劳德循环的氦致冷机／液化器199

9.3.9具有喷射级的氦致冷机／液化器200

9.3.10在T=4.2K和更低温度下采用氦致冷机的低温泵201

9.3.10.1在4.2K下贮槽式致冷和根据蒸发器原理致冷201

9.3.10.2在T＜4.2K下贮槽式致冷203

9.3.10.3在超临界压强下用氦流冷却低温板204

9.4致冷装置的部件207

9.4.1活塞膨胀机207

9.4.2透平式膨胀机209

9.4.3压缩机210

9.4.4低温箱210

9.5用于低温泵和致冷装置的测量设备211

9.5.1低温测量211

9.5.2压强测量219

9.5.3液体致冷剂的液面高度测量219

9.5.4气体流量的测量220

9.6液体致冷剂的贮存容器220

9.6.1绝热220

9.6.2液氮贮存容器222

9.6.3液氦贮存容器223

9.7致冷剂输送系统224

9.7.1输送管、连接头和密封224

9.7.2低温液体充注系统226

9.7.3自动加注装置227

9.7.4氦的回收231

9.8低温面的冷却和再加热231

9.9致冷装置的功率消耗235

9.10经济效益考察237

第十章 低温真空技术的应用239

10.1宇宙空间研究239

10.1.1宇宙空间的环境条件239

10.1.2宇宙空间研究用的实验室设备240

10.1.3宇宙空间冷背景的模拟241

10.1.4一个热壁的例子242

10.1.5用液氮使冷壁冷却到80至100K的系统244

10.1.5.1液氮蒸发器系统245

10.1.5.2开放式液氮过压系统245

10.1.5.3封闭式液氮过压系统246

10.1.6采用气氮的热壁调温系统247

10.1.6.1具有液氮槽式冷却器的调温系统247

10.1.6.2采用液氮注入式冷却器的调温系统248

10.1.7模拟宇宙空间的真空249

10.2粒子束系统259

10.2.1对真空系统的要求259

10.2.2粒子加速器和贮存环260

10.2.3等离子体风洞263

10.2.4电子显微镜和电子衍射263

10.2.5质谱计266

10.2.6原子束和分子束267

10.3等离子体物理和热核聚变268

10.3.1等离子体容器的器壁问题和真空问题268

10.3.2对真空系统的要求270

10.3.3欧联环（JET）的真空系统271

10.3.4抽除氘、氚、氦的低温泵274

10.4薄膜和微电子学275

10.4.1薄膜制造方法275

10.4.2对真空系统的要求275

10.4.3采用低温泵的镀膜装置276

10.4.4薄膜生产中的成果279

10.4.5装料过程中的经验281

10.4.6对真空工艺流程的若干结论283

10.5其它各种应用284

10.5.1红外望远镜用的氦Ⅱ冷却系统284

10.5.2根据动态膨胀法校准真空计和质谱计287

10.5.3界面现象、表面分析288

10.5.4极低温的获得289

10.5.5同位素技术289

10.5.6化学工艺流程289

10.5.7冷冻干燥290

10.5.8涡轮分子泵和溅射离子泵的低温型号290

10.5.9低温能源技术290

10.5.10真空冶金291

10.5.11极低压强的获得291

附录294

单位换算，致冷剂的物理特性，真空中各种材料的出气，测温法和热传导294

参考文献319