物理实验室常见的真空应用有哪些?
远在1643年,意大利物理学家托里拆利发现,真空和自然空间有大气和大气压力存在。他将一根一端封闭的长玻璃管灌满汞,并倒立于汞槽中时,发现管中汞面下降,直至与管外的汞面相差76厘米时为止。托里拆利认为,玻璃管汞面上的空间是真空,76厘米高的汞柱是因为存在大气压力的缘故。
1650年,德国的盖利克制成活塞真空泵。
1654年,他在马德堡进行了著名的马德堡半球试验:用真空泵将两个合在一起的、直径为14英寸(35.5厘米)的铜半球抽成真空,然后用两组各八匹马以相反方向拉拽铜球,始终未能将两半球分开。这个著名的试验又一次证明,空间有大气存在,且大气有巨大的压力。为了纪念托里拆利在科学上的重大发现和贡献,以往习用的真空压力单位就是用他的名字命名的。
19世纪中后期,英国工业革命的成功,促进了生产力和科学实验发展,同时也推动了真空技术的发展。
1850年和1865年,先后发明了汞柱真空泵和汞滴真空泵,从而研制成了白炽灯泡(1879)、阴极射线管(1879)、杜瓦瓶(1893)和压缩式真空计(1874)。压缩式真空计的应用首次使低压力的测量成为可能。
20世纪初,真空电子管出现,促使真空技术向高真空发展。
1935~1937年发明了气镇真空泵、油扩散泵和冷阴极电离计。这些成果和1906年制成的皮拉尼真空计至今仍为大多数真空系统所常用。
1940年以后,真空应用扩大到核研究(回旋加速器和同位素分离等)、真空冶金、真空镀膜和冷冻干燥等方面,真空技术开始成为一个独立的学科。第二次世界大战期间,原子物理试验的需要和通信对高质量电真空器件的需要,又进一步促进了真空技术的发展。
用于石油提炼,制药中的真空处理、食品中的真空包装、学校真空实验室、机械上的真空设备等,比如木工机械中会有吸膜的工序,吸膜机会装2X系列真空泵,将膜吸到木板上.大型雕板机会装水环式真空泵,将木板吸住,固定在机器平台上.学校实验用到2XZ直联泵做真空试验,也可以用它加快试剂过滤速度!每种不同用处也会不一样!
当时,马德堡半球实验的现场,实验过程是这样的:
格里克(或翻译成:居里克)和助手当众把两个黄铜的半球壳中间垫上橡皮圈;其中一个半球上带有连接管,用以连接真空泵,有阀门可将其关闭;他们把两个半球壳灌满水后合在一起;然后把水全部抽出,使球内形成真空;最后,把气嘴上的龙头拧紧封闭.这时,周围的大气把两个半球紧紧地压在一起。
先用水赶出空气,再将水抽空,就得到真空了。当时用什么抽气(抽水)设备,记载如下:这项实验中使用的真空泵是居里克受托里拆利制造的人工真空启发而设计的世界上第一个真空泵,而该真空泵的形式是活塞式真空泵。
该活塞式真空泵又被很多资料称为往复式真空泵(两个名称的区别是什么,暂且未知)。下图是维-基共享的图片,半球和旁边的一个带架子的物品放置在一起,那个(猜测)可能是真空泵。由于未到博物馆亲自看过,只能猜测原理,由杠杆控制活塞由原始位置从气缸向外拉出,抽气,然后活塞回到原始位置,此时半球上的单向阀关闭,再拉出活塞,继续抽气。
原理图见下(看左侧部分,就当右侧没有曲柄和连杆结构)
1.实验室各种液体抽吸:主要包括培养基的废液抽吸、离心管上清液抽吸以及其他试验后残液的抽吸。这些用途应绝对避免泵油或水源倒吸,其中培养基废液吸取是在洁净室内操作更需要无污染的产品。所以采用无油原理设计的普诺克无油泵就是最佳选择。
2.真空干燥箱(或小型真空干燥器):一般小型的真空干燥器容积都比较小,只是进行见到的脱水、干燥操作,可以使用隔膜真空泵搭配,机器小巧可以方便放于桌面,插电可用。
3.真空过滤(减压抽滤):真空抽滤是需要将抽滤瓶内抽成真空状态,形成内外压差,从而使大气压推动滤液压过滤膜。通常来说真空过滤对于抽速和真空度要求并不高,无油式设计的真空泵可以完全满足。
4.搭配其他仪器设备作为气源:这一类应用情况更加多样,而且由于需要搭配其他设备,如果使用油泵或水泵可能对配套设备产生影响,一般建议使用隔膜真空泵或无油泵配套。