Předmět: Fyzika nízkých tlaků a technologie vakua

» Seznam fakult » FPR » UFY
Název předmětu Fyzika nízkých tlaků a technologie vakua
Kód předmětu UFY/425
Organizační forma výuky Přednáška
Úroveň předmětu Bakalářský
Rok studia nespecifikován
Četnost výuky V každém akademickém roce, jen v zimním semestru.
Semestr Zimní
Počet ECTS kreditů 3
Vyučovací jazyk čeština, angličtina
Statut předmětu Povinně-volitelný, Volitelný
Způsob výuky Kontaktní
Studijní praxe Nejedná se o pracovní stáž
Doporučené volitelné součásti programu Není
Vyučující
  • Straňák Vítězslav, prof. RNDr. Ph.D.
Obsah předmětu
1. Úvod Úvod do vakua - vakuum, historie, jednotky tlaku, základy termodynamiky, stavová rovnice, kinetická teorie plynů, tlak vs. koncentrace částic v objemu, ideální a reálný plyn, páry plynů a tenze par. Vakuum v přírodě, vědě a průmyslu. 2. Objemové procesy v plynu Tepelná transpirace, difúze, přenos tepla, přenos impulzu, molekulové procesy v plynech. 3. Interakce plynu s povrchem Vazba částic, adsorpce, fyzikální a chemická adorpce, kosinový zákon, pohyb adsorbovaných molekul, migrace molekul na stěně, vypařování, tlak nasycených par. 4. Procesy ve stěnách vakuových systémů Proudění plynu netěsnostmi, kapilární kondenzace, absorbce, difúze a pronikání plynu kompaktními látkami. 5. Proudění plynů Definice a typy proudění, Knudsenovo a Rynoldsovo číslo, viskózní a laminární proudění, vodivost potrubí, vztahy a výpočet proudění (trubice, diafragma, koleno, komplexní geometrie), měření vodivostí. 6. Metody získávání nízkých tlaků - fyzika čerpání Vakuový systém, pokles tlaku v čase, čerpací rychlost, efektivní čerpací rychlost, zpětný proud, mezní tlak, kompresní poměr, rozdělení tlaku ve vakuových systémech, analogie s elektrickým obvodem. 7. Transportní vývěvy Vývěvy s pracovní komorou (pístová, membránová, rotační a olejové vývěvy, suché vývěvy - scroll), vývěvy pracující na přenosu impulzu (molekulární, turbomolekulární, Rootsova, olejová difúzní) 8. Sorpční vývěvy Vývěvy založené na vazbě molekul (adsorpce, kryosorpce, chemisorpce), kondenzační vývěvy, sorpční a kryosorpční vývěvy, metody getrování, vývěvy iontové. 9. Měření tlaků Absolutní meřící metody, manometry kapalinové, membránové (baratrony), molekulární, nepřímé měřící metody, manometry tepelné (pirani), manometry ionizační, Pennigovy manometry, sorpční měřící metody. 10. Měření parciálních tlaků, tenze par, detekce netěsností Netěsnosti, detekce netěsností, hmotnostní spektrometrie pro detekci netěsnotí, hmotové spektrometry, měření tenze par, měření proudění plynu, virtuální netěsnosti, 11. Vakuové systémy + exkurze do laboratoře Konstrukce vakuových systémů, vakuové komory, komponenty, design, pravidla, vakuově těsné spojování, vakuové komponenty (vývěvy, manometry, spojky, potrubí a rozvod plynů, tlakové lahve, ventily, průchodky, nastavení tlaků a další). Exkurze laboratoř. 12. Vakuové technologie Výrobci vakuové techniky - přehled, vakuový materiál (oleje, keramiky, kovové materiály, plasty, vakuová kompatibilita). Technologické procesy využívající vakuum a nízké tlaky - přehled.

Studijní aktivity a metody výuky
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Demonstrace, Laboratorní práce
  • Účast na výuce - 26 hodin za semestr
  • Domácí příprava na výuku - 30 hodin za semestr
  • Příprava na zkoušku - 25 hodin za semestr
Výstupy z učení
Cílem je seznámit studenty se základy fyziky nízkých tlaků a technologie vakua. Z těchto důvodů je přibližně polovina kurzu věnována problematice fyziky vakua, elementárním procesům v objemu a na stěnách vakuových systémů, fyzice čerpání. Cílem druhé poloviny kurzu je seznámit studenty technologie pro získávání vakua (vývěvy, měření tlaků), konstrukce vakuových systémů a jejich využití v technologických aplikacích.
Absolventi a absolventky kurzu budou mít znalosti v oblasti fyziky nízkých tlaků. Dále budou disponovat znalostmi o vakuové technice, budou znát druhy a klasifikace vakuových čerpacích systémů a budou mít přehled o způsobech měření tlaků.
Předpoklady
Základní znalosti mechaniky a molekulové fyziky.

Hodnoticí metody a kritéria
Ústní zkouška

Prokázání znalostí v rozsahu odpřednášených témat.
Doporučená literatura
  • A. Roth, Vacuum Technology, Elsevier, (1990).
  • B. Suurmeijer, T. Mulder, J. Verhoeven, Vacuum Science and Technology, High Tech Institute, (2016)..
  • J. Groszowski, Technika vysokého vakua, SNTL, Praha, (1981).
  • J. Král, Cvičení z vakuové techniky, skriptum ČVUT, Praha, (1996).
  • K. Jousten, Handbook of Vacuum Technology, Wiley-Vch (2008).
  • L. Pátý, Fyzika nízkých tlaků, Academia, Praha, (1968).
  • The Vacuum Technology Book - příručka vydávaná společností Pfeiffer Vacuum, (2015)..


Studijní plány, ve kterých se předmět nachází
Fakulta Studijní plán (Verze) Kategorie studijního oboru/specializace Doporučený ročník Doporučený semestr