Detail předmětu

Vacuum technology

FEKT-NVAFAk. rok: 2012/2013

Plyn, pára tlak. Kinetická teorie plynů. Objemové a transportní jevy, difúze, viskozita plynu. Proudění plynu vakuovým potrubím. Povrchové procesy, adsospce, desorpce.
Teorie činnosti vývěv. Transportní vývěvy. Sorpční vývěvy.
Měření vakua, tepelné vakouměry, ionizační vakouměry. Zásady konstrukce vakuových aparatur. Technologické procesy ve vakuu.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Orientace v moderních vakuových procesech.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského 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 - 30 bodů; minimum 20 bodů.
Závěrečná zkouška - 70 bodů; minimum 30 bodů.

Osnovy výuky

Plyn , pára , tlak a jednotky tlaku a přepočty
Zákony ideálního plynu z. Boyle Mariottův , Gay Lussacův, stavová rovnice plynů , Avogadrovo číslo , zákon Daltonův, důležité konstanty.
Základy kinetické teorie plynů, částicový déšť , závislost tlaku na koncentraci a teplotě , střední volná dráha molekul plynu, Maxwel-Boltzmannovo rozložení rychlosti.
Objemové a transportní jevy difúze, viskozita plynu, tepelná vodivost plynu.
Proudění plynu vakuovým potrubím. Ohmův zákon upravený pro vakuovou techniku, objemový a hmotnostní proud plynu, odpor a vodivost potrubí, řazení potrubí, druhy proudění turbulentní, 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.
Teorie činnosti vývěv, rozdělení vývěv. Procesy při čerpání.
Transportní vývěvy. Rotační vývěvy, Rotační olejová vývěva, Rootsova vývěva, turbomolekulárn vývěva. Tryskové-ejektorové a difúzní vývěvy.
Sorpční vývěvy, titanová sublimační a titanová výbojová vývěva, diodová a triodová iontová vývěva. Kryogenní a kryosorpční vývěvy, zeolitové vývěvy.
Měření vakua (absolutní a relativní), Torricelliho trubice, U-trubice. Vakuoměry tepelné - termočlánkový a odporový.
Ionizační vakuoměry. Výbojové vakuoměry se studenou katodou, Penningův vakuoměr, alfatron. Triodový ionizační vakuoměr, konstrukční provedení podle typu (Helmer-Hayward, Alpert-Bayard).
Zásady konstrukce vakuových aparatur. Technologické procesy ve vakuu.

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

Boušek J.: “Vacuum Technology”, printed lectures, 82 p, FEKT VUT v Brně, Brno (2004) (EN)
John F. O'Hanlon : “User's guide to vacuum technology”, 3rd ed., New Jersey, John Wiley, 2003. xviii,516p. ISBN : 0-471-27052-0 (EN)
Roth A.: Vacuum Technology, 3rd ed., North-Holland, Amsterdam (1990) ISBN: 0-444-88010-0 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-MN magisterský navazující

    obor MN-MEL , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor MN-EVM , 2 ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc.

Osnova

Plyn , pára , tlak a jednotky tlaku a přepočty
Zákony ideálního plynu z. Boyle Mariottův , Gay Lussacův, stavová rovnice plynů , Avogadrovo číslo , zákon Daltonův, důležité konstanty.
Základy kinetické teorie plynů, částicový déšť , závislost tlaku na koncentraci a teplotě , střední volná dráha molekul plynu, Maxwel-Boltzmannovo rozložení rychlosti.
Objemové a transportní jevy difúze, viskozita plynu, tepelná vodivost plynu.
Proudění plynu vakuovým potrubím. Ohmův zákon upravený pro vakuovou techniku, objemový a hmotnostní proud plynu, odpor a vodivost potrubí, řazení potrubí, druhy proudění turbulentní, 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.
Teorie činnosti vývěv, rozdělení vývěv. Procesy při čerpání.
Transportní vývěvy. Rotační vývěvy, Rotační olejová vývěva, Rootsova vývěva, turbomolekulárn vývěva. Tryskové-ejektorové a difúzní vývěvy.
Sorpční vývěvy, titanová sublimační a titanová výbojová vývěva, diodová a triodová iontová vývěva. Kryogenní a kryosorpční vývěvy, zeolitové vývěvy.
Měření vakua (absolutní a relativní), Torricelliho trubice, U-trubice. Vakuoměry tepelné - termočlánkový a odporový.
Ionizační vakuoměry. Výbojové vakuoměry se studenou katodou, Penningův vakuoměr, alfatron. Triodový ionizační vakuoměr, konstrukční provedení podle typu (Helmer-Hayward, Alpert-Bayard).
Zásady konstrukce vakuových aparatur. Technologické procesy ve vakuu.

Cvičení odborného základu

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc.

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 molekul plynu. Objemové a transportní jevy, difúze , viskozita plynu, tepelná vodivost plynu.
Proudění plynu vakuovým potrubím. Ohmův zákon upravený pro vakuovou techniku, objemový a hmotnostní proud plynu. Vodivost potrubí pro plyn, řazení potrubí, druhy proudění (turbulentní, 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

prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc.

Osnova

Úvodní cvičení, seznámení s laboratoří. Bezpečnost práce ve vakuové technice.
Seznámení s čerpacími aparaturami v laboratoři.
Měření čerpací rychlosti vývěv.
Cejchování termočlánkového vakuoměru.
Měření vodivosti trubic.
Měření průtoku plynu, cejchování průtokoměru.
Hledání netěsností.