تاریخچه ی:
تکنیک خلا
تفاوت با نگارش: 2
| !ریشه لغوی | | !ریشه لغوی |
- | هر چند که کلمه لاتینی Vacum (خلا) به معنی خالی بودن ( تهی بودن ) از ماده است. اما موضوع تکنیک خلا چیزی به کلی غیر از مقوله فضای بدون ماده است. در پایین ترین وصول امروزه ، هنوز صدها ذره در هر سانتیمتر مکعب از گاز وجود دارد. |
+ | هر چند که کلمه لاتینی Vacum (خلا) به معنی خالی بودن (تهی بودن) از ماده است. اما موضوع تکنیک خلا چیزی به کلی غیر از مقوله فضای بدون ماده است. در پایینترین وصول امروزه ، هنوز صدها ذره در هر سانتیمتر مکعب از گاز وجود دارد. |
| !نگاه اجمالی | | !نگاه اجمالی |
- | ((خلا)) در روی کره زمین در پارهای از اعمال زندگی حیوانی به ((خلا پایین)) بر میخوریم. اما ((خلا بالا)) ، در روی کره زمین به صورت طبیعی ، شناخته ( و یا مشاهده ) نشده است. پارهای از اعمال طبیعی از لحاظ ((کاربرد طبیعی خلا)) صورتی بسیار زنده دارند. نظیر عمل تنفس ، انسان حین دم تا حدود 740 ((تور)) هوا را به داخل ((ریه)) خود میکشد. و در حین بازدم قادر است فشار داخل ریه را تا 300 تور پایین بیاورد. ((اکتاپوس)) میتواند فشار را در بازدم تا حدود 100 تور پایین بیاورد. البته بعضی اعمال طبیعی ((خلاسازی)) دارای ساز و کاری توم با پیچیدگی است. |
+ | خلا در روی کره زمین در پارهای از اعمال زندگی حیوانی به خلا پایین بر میخوریم. اما خلا بالا ، در روی کره زمین بصورت طبیعی ، شناخته (و یا مشاهده) نشده است. پارهای از اعمال طبیعی از لحاظ ((کاربردهای خلا|کاربرد طبیعی خلا)) صورتی بسیار زنده دارند. نظیر عمل تنفس ، انسان حین دم تا حدود 740 ((از واحدهای فشار~تور)) هوا را به داخل ریه خود میکشد و در حین بازدم قادر است فشار داخل ریه را تا 300 تور پایین بیاورد. اکتاپوس میتواند فشار را در بازدم تا حدود 100 تور پایین بیاورد. البته بعضی اعمال طبیعی خلاسازی دارای ساز و کاری توم با پیچیدگی است.
{picture=propic_vacume2.jpg}
|
|
| !تاریخچه | | !تاریخچه |
- | سرآغاز تکنیک خلا به سال 1643 میرسد. سالی که در آن ((توریچلی)) موفق به ایجاد خلا در بالای ستون ((جیوه)) واقع در لوله شیشهای دراز سر بستهای شد که پس از پر کردن آن با جیوه از دهانه بازش روی تشتکی از جیوه به طور وارونه قرار میگرفت. />دوره پیش آهنگ تکنیک خلا تا اختراع ((لامپ الکتریکی)) ادامه یافت. در این دوره در مورد ((تئوری جنبشی گازها|مبانی قانونهای گاز)) پیشرفتهای نظری و تجربی مهمی حاصل شد. ( قانونهای ((قانون بویل ـ ماریوت|بویل ـ ماریوت)) ، ((قانون شارل ـ گیلوساک|شارل ـ گیلوساک)) ، ((قانون برنولی|برنولی)) ، ((قانون آووگادرو|آووگادرو)) ، ((معادلات ماکسول| ماکسول)) ، ((قانون بولتزمن|بولتزمن)) و غیره ). /> />اولین پیشرفت در ((کاربردهای خلا|کاربرد عملی خلا)) استفاده از آثار مکانیکی حاصل از اختلاف فشار بین ((خلا)) و ((اتمسفر)) بود. تجربه کلاسیکی ((گریک)) (در سال 1654 ) نشان داد که برای سوا کردن دو نیم کره توخالی بهم چسبیده به شعاع 119 سانتمتر که هوای درون آنها تخلیه شده بود. نیاز به نیروی کشش 16 نیوتن لازم است که دو اسب در دو جهت مخالف هم بر نیمکرهها وارد میکند. کابرد این دانش برای افزایش راندمان ((تراموا|ترامواها)) در ((دوبلین)) فقط چند سالی دوام یافت. |
+ | سرآغاز تکنیک خلا به سال 1643 میرسد. سالی که در آن ((توریچلی)) موفق به ایجاد خلا در بالای ستون جیوه واقع در لوله شیشهای دراز سر بستهای شد که پس از پر کردن آن با جیوه از دهانه بازش روی تشتکی از جیوه بطور وارونه قرار میگرفت. دوره پیش آهنگ تکنیک خلا تا اختراع ((لامپ الکتریکی)) ادامه یافت. در این دوره در مورد ((تئوری جنبشی گازها|مبانی قانونهای گاز)) پیشرفتهای نظری و تجربی مهمی حاصل شد. (((قانون بویل ـ ماریوت|قانونهایبویل ـ ماریوت)) ، ((قانون شارل ـ گیلوساک|شارل ـ گیلوساک)) ، ((قانون برنولی|برنولی)) ، ((قانون آووگادرو|آووگادرو)) ، ((معادلات ماکسول| ماکسول)) ، ((قانون بولتزمن|بولتزمن)) و غیره ).
اولین پیشرفت در کاربرد عملی خلا استفاده از آثار مکانیکی حاصل از اختلاف فشار بین خلا و اتمسفر بود. تجربه کلاسیکی __گریک__ (در سال 1654) نشان داد که برای سوا کردن دو نیم کره تو خالی بهم چسبیده به شعاع 119 سانتیمتر که هوای درون آنها تخلیه شده بود. نیاز به نیروی کشش 16 نیوتن لازم است که دو اسب در دو جهت مخالف هم بر نیمکرهها وارد میکند. کاربرد این دانش برای افزایش راندمان ترامواها در دوبلین فقط چند سالی دوام یافت. |
| !سیر تحولی و رشد | | !سیر تحولی و رشد |
- | کار ((سیستمهای انتقال هوای فشرده)) یا خلا که در سالهای 1860 ـ 1850 در لندن و پاریس آغاز شده با کمی نوسازی تا کنون ادامه دارد. ساخت ((لامپ الکتریکی رشتهای)) ( ادیسون 1879 ) نیز یکی از نتایج کار ((خلاسازی)) بود که توسط ((توپلر)) و ((اشیرتکل)) چند سالی پیش اختراع شده بود. ((خلاسنج مک لئود|خلاسنج ساخت مک لئود)) (در سال 1874 ) برای اولین بار امکان اندازهگیری فشارهای پایین را فراهم آورد. بدون پایین آوردن ((چگالی مولکولی)) (خارج ساختن اجزای فعال اتمسفر از درون محفظه لامپ) کار لامپ الکتریکی امکان پذیر نبود. مبنای کار ((لامپ پرتوی کاتدی|لوله پرتوی کاتودیک)) ، افزایش ((مسیر آزاد میانگین)) مولکولها در درون لوله بود. اولین کاربرد ((عایق حرارتی)) حاصل از خلا ساخت ((فلاکس)) دو جداره بود (در سال 1893 ). /> />اختراع ((دیود|دیودها)) ( 1902 ) و ((تریود|تریودها)) (در سال 1907 ) که در خلا کار میکنند و استفاده از ((تنگستن|رشته تنگستن)) (در سال 1909 ) سرآغاز توسعه ((لامپ الکترونیکی|لامپهای الکترونیکی)) و تکمیل لامپ الکتریکی بود. همه این پیشرفتها که یکی به مبنای دیگری صورت می گرفت نیاز به تخلیه بیشتر و خلاسنجی بهتر و دقیقتر را روزافزون میساخت. ((پمپ دیفوزیون|پمپهای دیفوزیون)) (Langmuir.Gaede) در سالهای 1915 و 1916 ساخته شدند. قبل از آن تاریخ ، در سال 1906 ((پیرانی)) خلاسنج (gauge) خود را ساخت و سپس در سال 1916 با ساخته شدن ((خلاسنج یونشی|خلاسنج یونشی با کاتد گرم)) به اندازه گیری خلاهای بالا فراهم شد.
توسعه ((تکنولوژی خلا)) تا ((جنگ جهانی دوم)) ادامه یافت، در سالهای 36 ـ 1935 به سه بند تازه دسترسی یافت. ((پمپ گازی بالاست|پمپهای گازی بالاست)) ( gas Ballast )، ((پمپ دیفوزیون روغن)) و ((خلاسنج یونشی با کاتد سرد)) پتینگ ( Prnning ) این سه قلم همراه با ((خلاسنج پیرانی)) ، از آن زمان تا کنون جزو اجزای جدایی ناپذیر اعلای سیستمهای خلا گشته است. از سال 1940 به بعد ((تکنولوژی خلا)) پیشرفت بسیار بزرگی در زمینه ((دستگاههای پژوهشی فیزیک هستهای)) ( ((سیکلوترون)) و ((جداسازی ایزوتوپ)) و غیره ) ، ((فلز کاری خلا)) ، اندودن و خشک کردن تحت سرمای خلا داشته است. /> />تا سال 1950 گستره معرفی خلا به10-7 ـ 10-6 تور میرسید. شاید هم در آن سالها رسیدن به فشارهای پایین تر امکان پذیر بوده است ولی با اندازه گیری آن فشار امکاناتی در دسترس نبود. ((خلاسنج بایارد ـ آلبرت)) (Bayard – Alpert gauge ) در 1950 راه اندازهگیری فشارهای پایینتر را گشود، فشارهایی که بعدها نام ((خلا فرا بالا)) به خود گرفتند. ساخت ((پمپ یونی|پمپهای یونی)) در سالهای بعد 1953 ، رسیدن به فشارهای بسیار پایین را امکان پذیر ساخت. در دهه اخیر پژوهشهای فضایی و کوشش در راه حل مسائل خاص این زمینه ، جهش کمی بزرگی را برای تکنولوژی خلا فراهم آورده است. |
+ | کار ((سیستمهای انتقال هوای فشرده)) یا خلا که در سالهای 1860 ـ 1850 در لندن و پاریس آغاز شده با کمی نو سازی تا کنون ادامه دارد. ساخت لامپ الکتریکی رشتهای (ادیسون 1879) نیز یکی از نتایج کار خلا سازی بود که توسط توپلر و اشیرتکل چند سالی پیش اختراع شده بود. ((خلاسنج مک لئود|خلاسنج ساخت مک لئود)) (در سال 1874) برای اولین بار امکان اندازهگیری فشارهای پایین را فراهم آورد. بدون پایین آوردن چگالی مولکولی (خارج ساختن اجزای فعال اتمسفر از درون محفظه لامپ) کار لامپ الکتریکی امکان پذیر نبود. مبنای کار ((لامپ پرتوی کاتدی|لوله پرتوی کاتودیک)) ، افزایش مسیر آزاد میانگین مولکولها در درون لوله بود. اولین کاربرد عایق حرارتی حاصل از خلا ساخت فلاسک دو جداره بود (در سال 1893).
اختراع ((دیود|دیودها)) (1902) و ((تریود|تریودها)) (در سال 1907) که در خلا کار میکنند و استفاده از ((تنگستن|رشته تنگستن)) (در سال 1909) سرآغاز توسعه لامپهای الکترونیکی و تکمیل لامپ الکتریکی بود. همه این پیشرفتها که یکی به مبنای دیگری صورت میگرفت نیاز به تخلیه بیشتر و خلاسنجی بهتر و دقیقتر را روز افزون میساخت. ((پمپ دیفوزیون|پمپهای دیفوزیون)) (Langmuir.Gaede) در سالهای 1915 و 1916 ساخته شدند. قبل از آن تاریخ ، در سال 1906 پیرانی خلاسنج (gauge) خود را ساخت و سپس در سال 1916 با ساخته شدن خلاسنج یونشی با کاتد گرم به اندازه گیری خلاهای بالا فراهم شد. >
{picture=turbine-oil.jpg}
|
> توسعه تکنولوژی خلا تا جنگ جهانی دوم ادامه یافت، در سالهای 36 ـ 1935 به سه بند تازه دسترسی یافت. ((پمپ گازی بالاست|پمپهای گازی بالاست)) (gas Ballast) ، پمپ دیفوزیون روغنی و ((خلاسنج یونشی با کاتد سرد پتینگ)) (Prnning) این سه قلم همراه با ((خلاسنج پیرانی)) ، از آن زمان تا کنون جزو اجزای جدایی ناپذیر اعلای سیستمهای خلا گشته است. از سال 1940 به بعد تکنولوژی خلا پیشرفت بسیار بزرگی در زمینه دستگاههای پژوهشی فیزیک هستهای (((سیکلوترون)) و ((جداسازی ایزوتوپ)) و غیره) ، فلز کاری خلا ، اندودن و خشک کردن تحت سرمای خلا داشته است.
تا سال 1950 گستره معرفی خلا به10-7 ـ 10-6 تور میرسید. شاید هم در آن سالها رسیدن به فشارهای پایین تر امکان پذیر بوده است، ولی با اندازه گیری آن فشار امکاناتی در دسترس نبود. ((خلاسنج بایارد ـ آلبرت)) (Bayard – Alpert gauge) در 1950 راه اندازهگیری فشارهای پایینتر را گشود، فشارهایی که بعدها نام خلا فرا بالا به خود گرفتند. ساخت ((پمپ یونی|پمپهای یونی)) در سالهای بعد 1953 ، رسیدن به فشارهای بسیار پایین را امکان پذیر ساخت. در دهه اخیر پژوهشهای فضایی و کوشش در راه حل مسائل خاص این زمینه ، جهش کمی بزرگی را برای تکنولوژی خلا فراهم آورده است. |
| !مفهوم خلا | | !مفهوم خلا |
- | کلمه خلا به هر فضایی که فشار آن کمتر از فشار اتمسفر است، اطلاق میشود. ((خلا کامل)) یا مطلق ( فضای تهی از ماده ) که در آن ، فضا به کلی عاری از ماده باشد، حالتی است دست نیافتنی. فشار اتمسفر 760mmHg و ((چگالی عددی)) آن برابر n=2.5x1019mol/Cm3 است.
*واحدی از فشار که عمدتا مورد استفاده ما خواهد بود، عبارت تور (Torr) است که به نام ((توریچلی)) ساخته شده و با تقریب خوبی ، برابر 1torr=1mmHg است. *واحد رایج دیگری به نام ((یکای فشار|میکروبار)) است که برابر است با: ::1Din/Cm3:: *واحد فشار در ((دستگاه SI)) عبارت است از N/m2 یا Pa پاسکال. *واحدهای بسیار دیگری برای ((فشار)) وجود دارد که پارهای از آنها در تکنیک خلا به کار میروند. |
+ | کلمه خلا به هر فضایی که فشار آن کمتر از فشار اتمسفر است، اطلاق میشود. خلا کامل یا مطلق (فضای تهی از ماده) که در آن ، فضا به کلی عاری از ماده باشد، حالتی است دست نیافتنی. فشار اتمسفر 760mmHg و چگالی عددی آن برابر n = 2.5x1019mol/Cm3 است.
*واحدی از فشار که عمدتا مورد استفاده ما خواهد بود، عبارت تور (Torr) است که به نام ((توریچلی)) ساخته شده و با تقریب خوبی ، برابر 1torr = 1mmHg است.
*واحد رایج دیگری به نام میکروبار است که برابر است با: 1Din/Cm3
*واحد فشار در ((دستگاه SI)) عبارت است از N/m2 یا Pa پاسکال.
*واحدهای بسیار دیگری برای فشار وجود دارد که پارهای از آنها در تکنیک خلا بکار میروند.
|
| !انواع خلا | | !انواع خلا |
- | *__((خلا طبیعی)):__ خلئی است بدون دخالت انسان در ((طبیعت)) و از جمله ((کره زمین)) و طبقات جو آن موجود است. /> *__((خلا مصنوعی)):__ خلئی است که به دست انسان فراهم میآید و اصل موضوع تکنیک خلا همین مورد است. |
+ | *__خلا طبیعی:__ خلی است بدون دخالت انسان در طبیعت و از جمله کره زمین و طبقات جو آن موجود است. > > *__خلا مصنوعی:__ خلی است که بدست انسان فراهم میآید و اصل موضوع تکنیک خلا همین مورد است. |
| !خلا در فضا | | !خلا در فضا |
- | میدانیم که فشار هوا در سطح دریا برابر 760 تور است و با صعود از سطح دریا به ارتفاعات بالا ، به تدریج کاهش مییابد. تا در ارتفاع 1000 کیلومتری ( ((تروپوسفر)) و ((استراتوسفر)) ) این کاهش کاملا منظم بوده و آهنگ افت آن برابر یک مرتبه مقداری از هر 15 کیلومتر است. با این افت منظم فشار مقدار آن در ارتفاع حدود 90 کیلومتری به وجود میآید. در ((یونسفر)) ( 400 ـ 100 کیلومتر ) تعداد زیادی اتم یونیده موجود است و فشار در آن ناحیه به ازای هر 200 ـ 100 کیلومتر از ارتفاع به مقدار 10 بار کاهش مییابد. و بالاخره در ارتفاع 1000 کیلومتری به 10-10 تور میرسد. در بالاتر از ارتفاع 400 کیلومتری شرایط ((خلا فرا بالا)) موجود است. در بالاتر از این ارتفاع ، آهنگ کاهش فشار باز هم کندتر میشود و نهایتا ارتفاع 10000 کیلومتری به حدود 1013 تور میرسد. |
+ | میدانیم که فشار هوا در سطح دریا برابر 760 تور است و با صعود از سطح دریا به ارتفاعات بالا ، به تدریج کاهش مییابد. تا در ارتفاع 1000 کیلومتری (((تروپوسفر)) و ((استراتوسفر))) این کاهش کاملا منظم بوده و آهنگ افت آن برابر یک مرتبه مقداری از هر 15 کیلومتر است. با این افت منظم فشار مقدار آن در ارتفاع حدود 90 کیلومتری بوجود میآید. در ((یونسفر)) (400 ـ 100 کیلومتر) تعداد زیادی اتم یونیده موجود است و فشار در آن ناحیه به ازای هر 200 ـ 100 کیلومتر از ارتفاع به مقدار 10 بار کاهش مییابد. و بالاخره در ارتفاع 1000 کیلومتری به 10-10 تور میرسد. در بالاتر از ارتفاع 400 کیلومتری شرایط خلا فرا بالا موجود است. در بالاتر از این ارتفاع ، آهنگ کاهش فشار باز هم کندتر میشود و نهایتا ارتفاع 10000 کیلومتری به حدود 1013 تور میرسد. |
| !کاربردهای خلا در علوم و فنون | | !کاربردهای خلا در علوم و فنون |
- | کاربردهای بسیار گوناگون خلا را میتوان حالت فیزیکی کاربرد و یا بر حسب زمینه آن طبقه بندی کرد. روشن است که هر یک از موارد کاربردی از یک یا چند وضعیت و حالت فیزیکی بهره میگیرند. وضعیتهایی که ناشی از ((تکنولوژی رقیق کردن گازها|رقیق کردن گازها)) ، در ظرف تخلیه مورد کاربرد ، پی در پی به وجود میآیند. در پارهای از موارد کاربردی ، فروردهها یا قابلیتهایی حاصل میشوند که به طور دائم در کل عمر آن ماندگارند. ( مانند ((لامپها)) ، ((لولههای الکترونیکی)) و ((تفنگ الکترونی شتابدهنده|لولههای تخلیه الکتریکی ماشینهای شتابدهنده)) و … ) ، حال آنکه در پارهای دیگر از کاربردهای تکنیکی ، حالت خلا فقط برای مدلی معین به عنوان واسطهای در فرآیند تولید و به کار میرود. و محصول نهایی در ((شرایط متعارفی|شرایط اتمسفر)) مورد استفاده قرار میگیرد. ( نظیر افزودن از خلا Vacum Caoting ـ ((خشکاندن در خلا)) و ((بارو کردن در خلا)) ). |
+ | کاربردهای بسیار گوناگون خلا را میتوان حالت فیزیکی کاربرد و یا بر حسب زمینه آن طبقه بندی کرد. روشن است که هر یک از موارد کاربردی از یک یا چند وضعیت و حالت فیزیکی بهره میگیرند. وضعیتهایی که ناشی از رقیق کردن گازها ، در ظرف تخلیه مورد کاربرد ، پی در پی بوجود میآیند. در پارهای از موارد کاربردی ، فروردهها یا قابلیتهایی حاصل میشوند که بطور دائم در کل عمر آن ماندگارند. (مانند لامپها ، لولههای الکترونیکی و لولههای تخلیه الکتریکی ((ماشینهای شتاب دهنده)) و …) ، حال آنکه در پارهای دیگر از کاربردهای تکنیکی ، حالت خلا فقط برای مدلی معین به عنوان واسطهای در فرآیند تولید و به کار میرود. و محصول نهایی در شرایط اتمسفر مورد استفاده قرار میگیرد. (نظیر افزودن از خلا Vacum Caoting ـ خشکاندن در خلا و بارو کردن در خلا). |
| !مباحث مرتبط با عنوان | | !مباحث مرتبط با عنوان |
| *((بارو کردن در خلا)) | | *((بارو کردن در خلا)) |
| *((تخلیه الکتریکی)) | | *((تخلیه الکتریکی)) |
| *((تکنولوژی خلا)) | | *((تکنولوژی خلا)) |
| *((تکنولوژی رقیق کردن گازها)) | | *((تکنولوژی رقیق کردن گازها)) |
| *((تئوری جنبشی گازها)) | | *((تئوری جنبشی گازها)) |
| *((پمپ دیفوزیون)) | | *((پمپ دیفوزیون)) |
| *((پمپ دیفوزیون روغنی)) | | *((پمپ دیفوزیون روغنی)) |
| *((پمپ گازی بالاست)) | | *((پمپ گازی بالاست)) |
| *((پمپ یونی)) | | *((پمپ یونی)) |
| *((خشکاندن در خلا)) | | *((خشکاندن در خلا)) |
| *((خلا)) | | *((خلا)) |
- | *((خلا بالا)) | |
- | *((خلا پایین)) | |
| *((خلا سازی)) | | *((خلا سازی)) |
| *((خلاسنج بایارد ـ آلبرت)) | | *((خلاسنج بایارد ـ آلبرت)) |
| *((خلاسنج پیرانی)) | | *((خلاسنج پیرانی)) |
| *((خلاسنج مک لئود)) | | *((خلاسنج مک لئود)) |
| *((خلاسنج یونشی با کاتد سرد)) | | *((خلاسنج یونشی با کاتد سرد)) |
| *((خلا سنجی)) | | *((خلا سنجی)) |
| *((خلا طبیعی)) | | *((خلا طبیعی)) |
- | *((خلا کامل)) | |
| *((خلا فرا بالا)) | | *((خلا فرا بالا)) |
- | *((دستگاههای پژوهشی فیزیک هستهای)) | |
| *((سیستمهای انتقال هوای فشرده)) | | *((سیستمهای انتقال هوای فشرده)) |
- | *((کاربرد طبیعی خلا)) | |
| *((کاربردهای خلا)) | | *((کاربردهای خلا)) |
| + | *((کمپرسور)) |
| *((فلز کاری خلا)) | | *((فلز کاری خلا)) |
- | *((قانون آووگادرو)) *((قانون برنولی)) *((قانون بولتزمن)) *((قانون بویل ـ ماریوت)) *((قانون شارل ـ گیلوساک)) *((مسیر آزاد میانگین)) *((معادلات ماکسول)) |
+ | |