Vacuum Technology

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出版者:Springer
作者:Nagamitsu Yoshimura
出品人:
页数:364
译者:
出版时间:2008-1-28
价格:USD 179.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9783540744320
丛书系列:
图书标签:
  • Vacuum
  • Technology
  • Springer
  • 真空技术
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  • 真空设备
  • 真空工程
  • 薄膜技术
  • 表面科学
  • 材料科学
  • 物理学
  • 工程学
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具体描述

Nanotechnology has reached a level where almost every new development and even every new product uses features of nanoscopic properties of materials. As a consequence, an enormous amount of scientific instruments is used in order to synthesize and analyze new structures and materials. Due to the surface sensitivity of such materials, many of these instruments require ultrahigh vacuum that has to be provided under extreme conditions like very high voltages. In this book, Yoshimura provides a review of the UHV related development during the last decades. His very broad experience in the design enables him to present us this detailed reference. After a general description how to design UHV systems, he covers all important issue in detail, like pumps, outgasing, Gauges, and Electrodes for high voltages. Thus, this book serves as reference for everybody using UVH in his scientific equipment.

《真空技术的物理基础与工业应用》 本书深入剖析了真空技术的核心物理原理,并详细阐述了其在众多工业领域中的广泛应用。作为一本技术专著,我们旨在为读者提供一个全面而深入的理解框架,从微观层面揭示真空的本质,到宏观层面展现其在现代科技与生产中的不可或缺性。 第一部分:真空物理基础 本部分将奠定扎实的理论基础,使读者能够深刻理解真空的形成、维持及其对物质性质的影响。 气体动力学理论与真空概念: 我们将从统计力学的角度出发,阐释气体分子运动的规律,并引出“真空”这一概念的定义。通过对分子平均自由程、气体密度与压强的关系等基本概念的深入探讨,使读者理解不同真空度下的气体行为特征。 真空度的量化与测量: 本章详细介绍描述真空度的各种参数,如帕斯卡(Pa)、托(Torr)、毫巴(mbar)等,并解释其相互换算关系。重点讲解各类真空计的工作原理,包括但不限于: 机械式真空计: 如U型管真空计、波登管真空计,适用于粗真空范围。 热导式真空计: 如皮拉尼真空计(Pirani gauge),利用气体导热性随压力变化而变化的原理。 电离式真空计: 如热阴极电离真空计(TCIG)和冷阴极电离真空计(CGIG),通过测量气体电离电流来确定真空度,适用于高真空和超高真空。 质谱真空计: 利用质谱分析气体成分,实现精确测量和气体组分分析。 我们将深入分析各种真空计的优缺点、适用范围以及校准方法,帮助读者根据实际需求选择合适的测量仪器。 真空系统中的气体行为: 在不同真空度下,气体分子的行为模式发生显著变化。本章将重点研究: 分子流区: 在高真空和超高真空区域,分子间的碰撞频率远低于分子与器壁的碰撞频率。我们将分析气体分子的运动轨迹、碰撞截面以及其对真空泵性能的影响。 过渡流区与粘滞流区: 探讨气体分子在不同压力范围内的流动特性,以及这些特性如何影响真空腔体的设计和真空系统的运行。 气体释放与逸出: 分析材料释气(outgassing)的原因,如吸附水、溶剂挥发、材料分解等,以及其在高真空系统中造成压强升高的影响。同时,我们将讨论材料选择、表面处理及烘烤工艺对降低释气率的重要性。 真空系统的基本组成与设计原则: 本章将系统介绍一个典型的真空系统所包含的各个组成部分,包括: 真空腔体: 材料选择(不锈钢、铝合金、玻璃等)、结构设计(焊接、密封)、表面处理(抛光、电解)等,以满足不同应用场景对耐压、洁净度和低释气性的要求。 真空泵: 详细介绍各类真空泵的原理、特性、适用范围及选型依据。我们将涵盖: 粗真空泵: 如旋片泵(rotary vane pump)、隔膜泵(diaphragm pump)。 机械增压泵: 如罗茨泵(Roots pump),用于提高抽速。 高真空泵: 如涡轮分子泵(turbomolecular pump)、扩散泵(diffusion pump)。 超高真空泵: 如溅射离子泵(ion pump)、吸附泵(sorption pump)、低温泵(cryopump)。 阀门与接口: 介绍各种真空阀门(如挡板阀、隔膜阀、蝶阀)的类型、密封方式及选型,以及标准化的真空接口(如CF、KF法兰)的应用。 管路与附件: 合理的管路设计、材料选择与安装对保证真空系统的性能至关重要。 真空系统的故障排除与维护: 本章提供一套系统的故障分析方法,帮助读者快速定位并解决真空系统中的常见问题,如漏气、抽速下降、真空度不稳定等。同时,强调定期维护、清洁和校准的重要性,以确保真空系统的长期可靠运行。 第二部分:真空技术的工业应用 本部分将聚焦真空技术在各个关键工业领域的实际应用,展现其在提升产品性能、实现精密制造和推动技术革新中的核心作用。 半导体制造中的应用: 薄膜沉积技术: 详述物理气相沉积(PVD,如溅射、蒸发)和化学气相沉积(CVD)等工艺,这些工艺在半导体器件制造过程中用于形成各种功能性薄膜。我们将分析不同真空条件下薄膜生长机理、晶体结构、表面形貌及电学性能的关系。 刻蚀技术: 介绍干法刻蚀(如反应离子刻蚀RIE)和湿法刻蚀(化学腐蚀)在图形转移中的应用。重点探讨等离子体刻蚀过程中真空环境的控制对刻蚀速率、选择性、各向异性以及侧壁形貌的影响。 离子注入: 解释离子注入技术通过真空加速离子束,将特定元素注入半导体材料中,改变其导电性能。 清洗与烘烤: 真空清洗和烘烤工艺对于去除表面污染物、降低释气率,保证后续工艺的成功至关重要。 表面处理与涂层技术: 光学涂层: 在真空环境下,通过蒸发或溅射等方法在镜片、棱镜等光学元件表面镀制增透膜、反射膜、滤光膜等,以改善光学性能。 耐磨与装饰性涂层: 如氮化钛(TiN)、类金刚石碳(DLC)等硬质涂层,在工具、模具、机械零件等表面形成,显著提高其耐磨性、耐腐蚀性和装饰性。 功能性涂层: 如疏水涂层、抗菌涂层、导电涂层等,为各种产品赋予特殊的表面功能。 真空冶金: 真空感应熔炼(VIM): 在真空环境下熔炼特种合金,避免与空气中的杂质发生反应,提高材料的纯度和性能。 真空电弧重熔(VAR): 用于精炼高纯度金属材料,如钛、镍基高温合金等,去除有害元素,获得均匀的组织。 真空精炼: 通过在真空条件下蒸发去除金属中的杂质元素,获得高纯金属。 真空热处理: 淬火与退火: 在真空炉中进行金属材料的热处理,避免氧化和脱碳,保持材料表面的光洁度,并精确控制热处理过程,获得优异的力学性能。 烧结: 粉末冶金过程中,在真空环境下烧结金属粉末,获得致密的固体材料。 科学研究与分析仪器: 质谱仪(MS): 真空是质谱仪正常工作的基础,用于分离和检测不同质荷比的离子,广泛应用于化学分析、生物医学、环境监测等领域。 电子显微镜(EM,如SEM, TEM): 真空环境用于保护电子枪免受污染,并确保电子束的稳定运行,实现对微观结构的超高分辨率成像。 扫描探针显微镜(SPM,如AFM): 在特定实验条件下,也需要真空环境来研究材料的表面性质。 粒子加速器: 建造和运行粒子加速器需要极高的真空度,以避免粒子与气体分子的碰撞而损失能量或改变轨迹。 其他新兴应用: 真空包装: 延长食品、药品等易腐物品的保质期。 真空输送: 在粉粒体物料的自动化输送中起重要作用。 真空镀膜太阳能电池: 提高光电转换效率。 太空模拟: 在真空舱中模拟太空环境,进行相关设备和材料的测试。 通过对以上内容的系统介绍,本书旨在帮助读者建立对真空技术全面而深入的认知,理解其背后的物理原理,掌握其在现代工业中的关键作用,并为相关领域的研发、设计、生产及维护工作提供有力的技术支持。

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读后感

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用户评价

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我最近在为一项新的研究项目寻找相关的技术资料,而“Vacuum Technology”这个书名立刻引起了我的注意。我一直对材料科学中的真空沉积技术非常感兴趣,尤其是在薄膜制备方面,真空环境是实现高质量薄膜生长的关键。我希望这本书能够涵盖各种真空沉积方法,比如物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD),并详细介绍不同方法的优缺点、适用范围以及相关的工艺参数控制。此外,我也非常关心真空系统中的污染问题,以及如何避免和清除污染物,这对保证实验的成功至关重要。我阅读过的许多文献都提到了真空度的控制对实验结果有着直接的影响,所以我期待这本书能提供关于如何实现和维持不同真空度,以及如何进行准确真空测量的实用指导。这本书的出版年份似乎比较新,我希望它能包含最新的技术发展和研究成果。从目录的初步了解来看,它似乎对真空系统的设计和维护也有所涉及,这对于建立和运行自己的实验装置非常有帮助。我迫切地想了解书中关于真空泵的选择、真空腔体的设计以及各种密封技术的细节。

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我最近在考虑为我的小实验室升级一些设备,其中就包括真空系统。我是一名材料表面的研究者,很多实验都需要在洁净的真空环境中进行,以避免表面氧化或者吸附杂质。我希望“Vacuum Technology”这本书能够提供一些关于不同类型真空泵的详细对比分析,包括它们的抽速、极限真空度、功耗、噪音以及维护成本。我特别需要了解,对于我这种需要频繁开关真空腔体、对抽速有一定要求的应用场景,哪种类型的真空泵更合适。另外,我也很关注真空测量仪器的选择,比如皮拉尼真空计、电离真空计等,它们各自的测量范围、精度以及适用场合是什么?书中是否会提供一些实际的选型建议,或者列出一些常见的真空系统配置方案?我希望这本书不仅仅是理论介绍,更能给我提供一些实际操作层面的指导,例如,如何正确地连接真空管路,如何检查真空系统的泄漏,以及如何对真空腔体进行清洁和维护。我希望能通过这本书,做出更明智的设备选择,并提高我实验操作的熟练度。

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这本书的装帧设计实在太吸引人了。封面采用了深邃的蓝色,搭配着银色的“Vacuum Technology”字样,仿佛深邃的宇宙或是未知的领域在向我招手。那种磨砂质感的封面摸起来非常舒服,拿在手里沉甸甸的,给人一种专业且可靠的感觉。我一直对物理学中的真空领域充满好奇,尤其是在现代科技中,真空技术扮演着如此重要的角色,从半导体制造到航空航天,再到医学领域,几乎无处不在。这本书的体量看起来相当可观,厚实的书页预示着里面蕴含着丰富的知识。我尤其期待书中关于真空泵原理、真空测量技术以及不同真空度的应用场景的详细阐述。我记得我曾经在科普节目中看到过关于超高真空的描述,那种几乎没有粒子存在的空间,听起来就充满了神秘感。我希望这本书能够深入浅出地解释这些概念,让像我这样的非专业读者也能理解其中的奥妙。封面上的图案设计也很别致,是一种抽象的线条交织,仿佛描绘着粒子在真空中的运动轨迹,又像是复杂的真空系统图。总而言之,这本书的整体视觉感受和触觉体验都非常出色,让我迫不及待地想翻开它,探索其中的奥秘。

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说实话,我对“Vacuum Technology”这个主题的理解可能和大多数人不太一样。我是一名对科学史,特别是20世纪初物理学发展史比较感兴趣的读者。在我看来,真空技术的发展是那个时代许多重大科学突破的基石。我想了解一下,这本书是否会提及早期的真空泵,比如盖革计数器早期实验中使用的那些简陋但却意义重大的装置?我很好奇,那些先驱科学家是如何在缺乏现代精密仪器的条件下,一点点摸索和建立起真空技术的基础的。例如,卡文迪许实验中对万有引力的测量,虽然不直接涉及真空,但其中对于空气阻力的考量,以及如何尽可能地减少外界干扰,都隐约指向了对“纯净”环境的追求。我希望书中能够有一些历史性的章节,讲述真空技术从最初的概念到工业应用的演变过程,包括那些伟大的发明家和科学家们的贡献。对我来说,这本书不仅仅是一本技术手册,更可能是一扇通往过去科学世界的大门,让我能够更深刻地理解那些伟大的科学思想是如何孕育和成长的。我特别期待书中能穿插一些历史轶事或者科学家的小故事,那样会更有趣。

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我是一名对天文观测非常着迷的爱好者。我知道,很多先进的天文望远镜,尤其是空间望远镜,都需要在近乎真空的环境下工作,以避免大气层的干扰,获取更清晰、更深远的宇宙图像。我希望“Vacuum Technology”这本书能够解释为什么真空对于光学观测如此重要,它如何减少散射和吸收,以及在制造望远镜的光学元件时,真空技术扮演着怎样的角色。比如,镀膜技术对于镜片的性能至关重要,而很多高性能的镀膜都需要在真空环境下进行。我希望书中能介绍一些与天文相关的真空应用案例,例如,在建造大型地面望远镜时,真空系统是如何用来排除设备内部的空气,以降低光学误差的。我也很好奇,未来太空探索中,例如建造月球基地或者火星探测器,真空技术又将面临哪些新的挑战和机遇。这本书的篇幅看起来很厚重,我希望它能够提供足够深入的分析,而不仅仅是泛泛而谈。我期待着能够从中了解到,人类如何通过掌握真空技术,不断拓展我们观测宇宙的边界。

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