PubblicazioniLibriBruno Ferrario - Introduzione alla tecnologia del vuoto ( indice e prefazione)Indice Parte prima Prefazione Introduzione Capitolo 1 - Elementi di teoria cinetica dei gas 1.1 - I gas perfetti 1.2 - Pressione 1.3 - Temperatura 1.4 - Leggi dei gas perfetti 1.5 - Distribuzione della velocità delle molecole 1.6 - Velocita' piu' probabile 1.7 - Velocita' media aritmetica 1.8 - Velocita' quadratica media 1.9 - Relazioni tra le velocita': aritmetica media, quadratica media e piu' probabile 1.10 - Numero di urti molecolari su una superficie 1.11 - Frequenza di urto tra molecola e libero cammino medio 1.12 - Attrito interno 1.13 - Conducibilita' termica nei gas 1.14 - Diffusione 1.15 - Diffusione termica 1.16 - Traspirazione termica 1.17 - I gas reali 1.18 - Tensione di vapore e velocita' di evaporazione Simbologia del capitolo Bibliografia Capitolo 2 - Ionizzazione nei gas 2.1 - Ioni, energie di ionizzazione, affinita' elettronica 2.2 - Ionizzazione per urto di atomi o molecole neutre su una superficie calda 2.3 - Ionizzazione per assorbimento di radiazione elettromagnetica 2.4 - Urti tra atomi o molecole neutre 2.5 - Urti di ioni con atomi (o molecole) neutre 2.6 - Urto di elettroni con atomi o molecole 2.7 - Eccitazione e ionizzazione per bombardamento elettronico 2.8 - Dissociazione per urto elettronico e ionizzazione dei frammenti 2.9 - Moto degli elettroni in campi elettrici 2.10 - Moto degli elettroni in campi magnetici 2.11 - Moto degli elettroni in campi elettrici e magnetici 2.12 - Conducibilita' elettrica nei gas 2.13 - Turbo a scarica 2.14 - Ionizzazione in campi ad alta frequenza Simbologia del capitolo Bibliografia Capitolo 3 - Flusso di gas attraverso canalizzazioni 3.1 - Regimi di flusso 3.2 - Conduttanza e impedenza 3.3 - Flusso di gas in stato viscoso 3.4 - Flusso in regime molecolare 3.4.1 - Conduttanza di una piccola apertura 3.4.2 - Conduttanza di un tubo lungo 3.4.3 - Conduttanza di un tubo corto 3.4.4 - Conduttanza di un tubo a gomito 3.5 - Esempio di calcolo della conduttanza di una trappola ad azoto liquido 3.6 - Flusso in regime transitorio 3.7 - Cenni di calcolo di conduttanza con metodi statistici Simbologia del capitolo Bibliografia Capitolo 4 - Il processo di pompaggio di gas in un sistema da vuoto 4.1 - Schema generale di un sistema da vuoto 4.2 - Velocita' di pompaggio 4.3 - Equazione generale del pompaggio 4.4 - Pompaggio di una camera senza generazione di gas 4.5 - Pompaggio di una camera con generazione di gas (costante) 4.6 - Pompaggio di una camera con velocita' di pompaggio variabile 4.7 - Pompaggio di una camera attraverso una conduttanza variabile (regime viscoso) 4.8 - Alcuni semplici esempi di calcolo 4.9 - Pompaggio di una camera con degassazione uniforme delle pareti e praticamente non distinguibile dalla canalizzazione di collegamento con la pompa Simbologia del capitolo Bibliografia Capitolo 5 - Fenomeni di interazione gas-solido. Adsorbimento e desorbimento 5.1 - Generalita' 5.2 - Adsorbimento fisico 5.3 - Adsorbimento chimico 5.4 - Velocita' e capacita' di adsorbimento 5.5 - Desorbimento 5.6 - Isoterme di adsorbimento 5.7 - Condensazione capillare 5.8 - Reazioni superficiali 5.9 - Spostamento di gas 5.10 - Applicazioni dell'adsorbimento Simbologia del capitolo Bibliografia Capitolo 6 - Trasferimento di gas attraverso i solidi e degassamento 6.1 - Permeabilita' 6.2 - Solubilita' 6.3 - Diffusione 6.4 - Degassamento 6.4.1 - Determinazione sperimentale del degassamento 6.4.2 - Alcuni dati di degassamento per vari materiali Simbologia del capitolo Bibliografia Capitolo 7 - Interazione di particelle cariche e fotoni con le superfici sotto vuoto 7.1 - Interazione di elettroni con una superficie solida 7.1.1 - Riflessione ed emissione di elettroni secondari 7.1.2 - Emissione di raggi X 7.1.3 - Riscaldamento del solido 7.1.4 - Desorbimento, dissociazione ed emissione di ioni 7.2 - Interazione di ioni con una superficie solida 7.2.1 - Emissione di elettroni 7.2.2 - Emissione di ioni e riflessione degli ioni primari 7.2.3 - Penetrazione e cattura 7.2.4 - Polverizzazione e desorbimento 7.3 - Interazione di fotoni con una superficie solida Simbologia del capitolo Bibliografia PARTE SECONDA Capitolo 8 - Produzione del vuoto 8.1 - Generalita' 8.2 - Pompe di tipo meccanico 8.2.1 - Pompe rotative a palette 8.2.2 - Pompe rotative a pistone oscillante 8.2.3 - Pompa trocoidale 8.2.4 - Velocita' di pompaggio e pressione limite delle pompe rotative 8.2.5 - La zavorra d'aria 8.2.6 - Pompe Roots 8.2.7 - Pompe turbomolecolari 8.3 - Pompe a fluido motore 8.3.1 - Pompe ad eiezione 8.3.2 - Pompe a diffusione 8.3.3 - Schermi e trappole di vapori 8.4 - Pompe getter 8.4.1 - Pompe getter propriamente dette 8.4.2 - Materiali usati come getter 8.4.3 - Getter 8.4.4 - Pompe ione-getter 8.4.5 - Pompe ione-getter a polverizzazione catodica 8.4.6 - Pompe ione-getter ad evaporazione 8.5 - Pompe criogeniche 8.5.1 - Pompe ad adsorbimento 8.5.2 - Criopompe a condensazione 8.6 - Pompe ad accomodamento 8.7 - Analisi comparativa 8.8 - Determinazione della velocita' di pompaggio 8.8.1 - Metodo detto a pressione costante 8.8.2 - Metodo della conduttanza nota 8.8.3 - Metodo detto a volume costante Bibliografia Capitolo 9 - Misura del grado di vuoto 9.1 - Generalita' 9.2 - Vacuometri di tipo meccanico 9.2.1 - Vacuometro del tipo Bourdon 9.2.2 - Vacuometri a diaframma 9.2.3 - Tubo a U 9.2.4 - Vacuometro McLeod 9.3 - Vacuometri a conducibilita' termica 9.3.1 - Vacuometro Pirani 9.3.2 - Vacuometro a termocoppia 9.4 - Vacuometri a viscosita' 9.4.1 - Vacuometro a smorzamento 9.4.2 - Vacuometro a disco rotante 9.5 - Vacuometri radiometrici 9.5.1 - Vacuometro Knudsen 9.5.2 - Vacuometro a levitazione diamagnetica 9.6 - Vacuometri a ionizzazione 9.6.1 - Vacuometro "Alphatron" 9.6.2 - Vacuometri a ionizzazione a catodo caldo 9.6.3 - Vacuometri a ionizzazione a catodo freddo 9.7 - Indicatori di pressione del tipo "tubo a scarica" 9.8. - Significato delle indicazioni fornite dai vacuometri 9.9 - Materiali per i catodi dei vacuometri a ionizzazione a catodo caldo 9.10 - Taratura dei vacuometri indiretti Simbologia del capitolo Bibliografia Capitolo 10 - Riconoscimento delle specie gassose e misura delle pressioni parziali 10.1 - Generalita' e spettri caratteristici 10.2 - Struttura generale di uno spettrometro di massa 10.2.1 - Sorgenti ioniche 10.2.2 - Rivelatore 10.2.3 - Sistemi di registrazione 10.3 - Sistemi di analisi 10.3.1 - Spettrometro di massa a settore magnetico 10.3.2 - Spettrometro di massa a tempo di volo 10.3.3 - Omegatron 10.3.4 - Spettrometri di massa quadrupolare e monopolare 10.3.5 - Spettrometro di massa cicloidale 10.3.6 - Spettrometro di massa lineare a radiofrequenza 10.3.7 - Spettrometro di massa elettrostatico 10.4 - Parametri caratteristici degli spettrometri di massa 10.5 - Interpretazione ed elaborazione delle risposte fornite dagli spettrometri di massa 10.6 - Altri metodi di analisi e misura delle pressioni parziali Simbologia del capitolo Bibliografia PARTE TERZA Capitolo 11 - Ermeticita', componenti, materiali dei sistemi da vuoto 11.1 - Ermeticita' dei sistemi da vuoto 11.2 - Giunti e guarnizioni 11.3 - Valvole e rubinetti 11.4 - Passanti elettrici 11.5 - Trasmissione del moto all'interno dei sistemi da vuoto 11.6 - Flussimetri 11.7 - Ricerca delle perdite 11.7.1 - Velocita' di salita della pressione 11.7.2 - Uso dell'indicatore di Tesla 11.7.3 - Uso di sostanze adesive con proprieta' ermetiche 11.7.4 - Pressurizzazione 11.7.5 - Rivelazione di gas o vapori penetranti all'interno del sistema da vuoto 11.8 - Principali materiali usati nella tecnica del vuoto 11.8.1 - Metalli 11.8.2 - Vetri, quarzo 11.8.3 - Ceramiche 11.8.4 - Elastomeri 11.8.5 - Cementi, adesivi, grassi da vuoto 11.8.6 - Sostanze essiccanti 11.8.7 - Miscele refrigeranti 11.9 - Pulizia e trattamenti dei materiali da vuoto Simbologia del capitolo Bibliografia Capitolo 12 - Gruppi di pompaggio e loro confronto 12.1 - Generalita' 12.2 - Gruppi di pompaggio con pompe ione-getter 12.2.1 - Pompaggio preliminare 12.2.2 - Comportamento del gruppo di pompaggio 12.2.3 - Pompe addizionali (pompe getter) 12.2.4 - Pompe orbitron 12.3 - Sistemi di pompaggio con pompe a diffusione 12.4 - Sistemi di pompaggio con pompe turbomolecolari 12.5 - Sistemi di pompaggio criogenico Bibliografia Appendice 1 Il Sistema Internazionale di Unità di misura (SI) Appendice 2 Abbondanza Isotopica degli elementi Appendice 3 Alcune Importanti Costanti Fisiche PREFAZIONE Il testo che vi viene presentato fu scritto dal dottor Bruno Ferrario molti anni or sono ed era destinato ad uso interno della SAES Getters. Avutolo per le mani e lettolo attentamente lo ritenni utile per chiunque avesse a che fare con impianti di vuoto e quindi ne promossi la pubblicazione da parte dell'Associazione Italiana del Vuoto (A.I.V) nel 1982. Esaurite tutte le copie del testo il Direttivo dell'A.I.V. ha ritenuto opportuno ristamparlo. Naturalmente, essendo trascorsi molti anni, alcune parti andavano modificate od ampliate. Ho ritenuto di fare cosa utile infatti introducendo alcune parti nuove riguardanti i misuratori di pressione (membrane capacitive e spinning rotor) ed ho ampliato le parti riguardanti le pompe turbomolecolari, che, all'epoca della prima edizione, non erano cosi' diffuse come oggi. Inoltre, grazie all'aiuto dell'amico Joris Cinquetti, e' stata anche introdotta una parte riguardante le pompe a secco. Un'altra parte parecchio ampliata e' quella riguardante gli spettrometri di massa quadrupolari in considerazione dell'enorme diffusione che essi hanno avuto negli ultimi anni in gran parte delle applicazioni della tecnologia del vuoto. Un altro ampliamento e' contenuto nell'Appendice 1 che riguarda le unita' di misura essendo, nel frattempo, diventato, per legge dello Stato Italiano, d'obbligo l'uso del Sistema internazionale di Unita' di misura (SI) cui ho anche cercato di adeguare il testo, anche laddove B. Ferrario non lo aveva gia' fatto. La fatica di armonizzare le unita' di misura spero che non mi abbia indotto a compiere qualche errore (o eccessiva semplificazione); se cosi' fosse ne chiedo scusa al lettore, nell'augurargli di trarre profitto dallo studio soprattutto dei concetti fondamentali, che, come e' noto, non sono cambiati negli anni. Infine chiedo scusa all'amico Bruno Ferrario per le modifiche qua e la' apportate al linguaggio, ma, in linea generale, l'impostazione del testo e' rimasta la stessa. Un caloroso ringraziamento va a Mariano Anderle che pazientemente ha riletto e corretto la versione finale del testo, e alle dottoresse Elena Bacciolo e Daniela Pelassa che hanno apportato le numerose correzioni al testo mentre si veniva via via rileggendo ed alle numerose figure di impianti vari che Sara Tonini aveva in gran parte riportato su calcolatore. Inoltre la pubblicazione di questo testo di base e' stata resa piu' agevole grazie all'impegno economico dell'ing. G. Tonini della TAV. Anita Calcatelli Torino, Aprile 1998 |
