Detail předmětu
Elektrovakuové přístroje a technika nízkých teplot
FEKT-BEPTAk. rok: 2012/2013
Plyn , pára , tlak. Zákony ideálního plynu. Základy kinetické teorie plynů. Procesy při čerpání. Speciální elektronické obvody pro elektrovakuové přístroje. Přístroje založené na měření makroskopických vlastností plynu (vakuoměry, hmotnostní průtokoměry), na řízení trajektorie nabitých částic (hmotnostní spektrometry, elektronové mikroskopy) a na použití kryogenní techniky (kryogenní a kryosorpční vývěvy). Přístroje využívající výboje v plynu
(zařízení pro plazmatické depozice a plazmatické leptání, výbojové vývěvy).
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
5
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Orientace v moderních vakuových procesech.
Prerekvizity
Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Způsob a kritéria hodnocení
Laboratorní cvičení - 23 bodů
Závěrečná zkouška - 77 bodů
(ústní a písemná zkouška)
Závěrečná zkouška - 77 bodů
(ústní a písemná zkouška)
Osnovy výuky
1) Stavové veličiny, zákony ideálního plynu
2) Kinetická teorie plynu
3) Objemové a transportní jevy
4) Proudění plynu vakuovým prostředím
5) Povrchové procesy
6) Vývěvy
7) Metody získávání nízkých tlaků
8) Vakuometry, principy měření vakua
9) Netěsnosti a jejich hledání
10) Technologické procesy ve vakuu, měření tloušťky vrstev
11) Mechanické a elektrické díly
12) Kryotechnika
2) Kinetická teorie plynu
3) Objemové a transportní jevy
4) Proudění plynu vakuovým prostředím
5) Povrchové procesy
6) Vývěvy
7) Metody získávání nízkých tlaků
8) Vakuometry, principy měření vakua
9) Netěsnosti a jejich hledání
10) Technologické procesy ve vakuu, měření tloušťky vrstev
11) Mechanické a elektrické díly
12) Kryotechnika
Učební cíle
Získání znalostí potřebných pro porozumění moderním a perspektivním vakuovým výrobně technologickým procesům v elektronice, elektrotechnice, a ve strojírenství.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Laboratorní cvičení. Numerická cvičení.
Základní literatura
A.Roth: Vacuum Technology, 1990 Elsevier Science B.V. 1990, ISBN 0 444 880100 (EN)
Fikes,L.: Fyzika nízkých tlaků, SNTL, Praha, 1991. (CS)
Grozskowski J.: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha, 1981 (CS)
J. F. O‘Hanlon: A User‘s Guide to Vacuum Technology, John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey (EN)
Jaroslav Boušek, Josef Šandera: Elektrovakuové přístroje a technika nízkých teplot, skriptum FEKT VUT, Brno 2003 Jaroslav Boušek, Josef Šandera: Elektrovakuové přístroje a technika nízkých teplot, skriptum FEKT VUT, Brno 2003 (CS)
Pátý,L.: Vakuová technika, ČVUT, Praha, 1990. (CS)
V.Hulínský, K.Jurek: Zkoumání látek elektronovým paprskem, SNTL, Praha 1982 (CS)
Fikes,L.: Fyzika nízkých tlaků, SNTL, Praha, 1991. (CS)
Grozskowski J.: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha, 1981 (CS)
J. F. O‘Hanlon: A User‘s Guide to Vacuum Technology, John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey (EN)
Jaroslav Boušek, Josef Šandera: Elektrovakuové přístroje a technika nízkých teplot, skriptum FEKT VUT, Brno 2003 Jaroslav Boušek, Josef Šandera: Elektrovakuové přístroje a technika nízkých teplot, skriptum FEKT VUT, Brno 2003 (CS)
Pátý,L.: Vakuová technika, ČVUT, Praha, 1990. (CS)
V.Hulínský, K.Jurek: Zkoumání látek elektronovým paprskem, SNTL, Praha 1982 (CS)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Plyn, pára, tlak. Zákony ideálního plynu. Stavová rovnice plynů. Základy kinetické teorie plynů. Střední volná dráha molekul plynu, Maxwelovo-Boltzmannovo rozložení rychlostí molekul plynu.
Procesy při čerpání. Proudění plynu vakuovým potrubím, odpor a vodivost potrubí. Vliv netěsností a desorpce. Druhy proudění - turbulentní, viskózní, molekulární, efúzní.
Procesy při čerpání - transportní a sorpční vývěvy. Rotační vývěvy, Rootsova vývěva, turbomolekulární vývěva. Tryskové-ejektorové a difúzní vývěvy. Sorpční vývěvy.
Základní technologické operace při výrobě elektrovakuových přístrojů.
Speciální elektronické obvody pro elektrovakuové přístroje - vysokonapěťové zdroje, vysokofrekvenční generátory, měření velmi malých proudů, obvody pro oddělení potenciálu, elektronické ochranné obvody.
Přístroje založené na měření makroskopických vlastností plynu.Vakuoměry tepelné. Hmotnostní průtokoměry. Viskozní vakuoměry. Ionizační vakuoměry.
Přístroje založené na řízení trajektorie nabitých částic - termoemise, ionizace, magnetické a elektrostatické vychylování.
Přístroje založené na řízení trajektorie nabitých částic - hmotnostní spektrometry.
Přístroje založené na řízení trajektorie nabitých částic - elektronové mikroskopy
Přístroje založené na použití kryogenní techniky - kryogenní technika v elektrovakuové technice, kryogenní a kryosorpční vývěvy.
Přístroje založené na použití kryogenní techniky - supravodivost, využití supravodivosti.
Přístroje využívající výboje v plynu - typy výbojů a příklady jejich využití. Parametry plazmatu a jejich měření.
Přístroje využívající výboje v plynu katodové naprašování, plazmatická depozice z plynné fáze, suché leptání. Titanová výbojová vývěva, iontová vývěva.
Procesy při čerpání. Proudění plynu vakuovým potrubím, odpor a vodivost potrubí. Vliv netěsností a desorpce. Druhy proudění - turbulentní, viskózní, molekulární, efúzní.
Procesy při čerpání - transportní a sorpční vývěvy. Rotační vývěvy, Rootsova vývěva, turbomolekulární vývěva. Tryskové-ejektorové a difúzní vývěvy. Sorpční vývěvy.
Základní technologické operace při výrobě elektrovakuových přístrojů.
Speciální elektronické obvody pro elektrovakuové přístroje - vysokonapěťové zdroje, vysokofrekvenční generátory, měření velmi malých proudů, obvody pro oddělení potenciálu, elektronické ochranné obvody.
Přístroje založené na měření makroskopických vlastností plynu.Vakuoměry tepelné. Hmotnostní průtokoměry. Viskozní vakuoměry. Ionizační vakuoměry.
Přístroje založené na řízení trajektorie nabitých částic - termoemise, ionizace, magnetické a elektrostatické vychylování.
Přístroje založené na řízení trajektorie nabitých částic - hmotnostní spektrometry.
Přístroje založené na řízení trajektorie nabitých částic - elektronové mikroskopy
Přístroje založené na použití kryogenní techniky - kryogenní technika v elektrovakuové technice, kryogenní a kryosorpční vývěvy.
Přístroje založené na použití kryogenní techniky - supravodivost, využití supravodivosti.
Přístroje využívající výboje v plynu - typy výbojů a příklady jejich využití. Parametry plazmatu a jejich měření.
Přístroje využívající výboje v plynu katodové naprašování, plazmatická depozice z plynné fáze, suché leptání. Titanová výbojová vývěva, iontová vývěva.
Cvičení odborného základu
12 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Plyn , pára , tlak a jednotky tlaku a přepočty Zákony ideálního plynu. Základy kinetické teorie plynů ,závislost tlaku na koncentraci a teplotě.
Tepelná rychlost molekul plynu, Maxwel-Boltzmannovo rozložení rychlosti. Střední volná dráha mol. plynu. Objemové a transportní jevy difuze , viskozita plynu, tepelná vodivost plynu.
Proudění plynu vakuovým potrubím Ohmův zákon upravený pro vak. tech, objemový a hmotnostní proud plynu. Vodivost potrubí pro plyn, řazení potrubí, druhy proudění turbulentbní, viskózní, molekulární, efúzní.
Mezní tlaky a čerpací rychlosti vývěv čerpací rychlost a její měření, časy potřebné k vyčerpání na žádaný tlak, minimální tlaky, vliv netěsnosti.
Povrchové procesy adsospce , desorpce, monomolekulární a multimolekulární vrstvy, základní adsorpční isotermy, tlaky nasycených par.
Zásady konstrukce vakuových aparatur.
Tepelná rychlost molekul plynu, Maxwel-Boltzmannovo rozložení rychlosti. Střední volná dráha mol. plynu. Objemové a transportní jevy difuze , viskozita plynu, tepelná vodivost plynu.
Proudění plynu vakuovým potrubím Ohmův zákon upravený pro vak. tech, objemový a hmotnostní proud plynu. Vodivost potrubí pro plyn, řazení potrubí, druhy proudění turbulentbní, viskózní, molekulární, efúzní.
Mezní tlaky a čerpací rychlosti vývěv čerpací rychlost a její měření, časy potřebné k vyčerpání na žádaný tlak, minimální tlaky, vliv netěsnosti.
Povrchové procesy adsospce , desorpce, monomolekulární a multimolekulární vrstvy, základní adsorpční isotermy, tlaky nasycených par.
Zásady konstrukce vakuových aparatur.
Laboratorní cvičení
14 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Úvodní cvičení, seznámení s laboratoří.Bezpečnost práce ve vakuové technice.
Měření čerpací rychlosti vývěv.
Cejchování termočlánkového vakuoměru.
Měření vodivosti trubic.
Měření průtoku plynu, cejchování průtokoměru
Materiály a výrobní postupy používané ve vakuové technice.
Zásady návrhu vakuových aparatur.
Hledání netěsností.
Vakuové napařování.
Katodové naprašování.
Měření čerpací rychlosti vývěv.
Cejchování termočlánkového vakuoměru.
Měření vodivosti trubic.
Měření průtoku plynu, cejchování průtokoměru
Materiály a výrobní postupy používané ve vakuové technice.
Zásady návrhu vakuových aparatur.
Hledání netěsností.
Vakuové napařování.
Katodové naprašování.