Autori su i u udžbeniku za IV razred pokušali da zadrže svoju osnovnu koncepciju o izlaganju materijala, koja je drugačija od načina kako se on obično prikazuje. Za razliku od većine tekstova o fizici i tehnici vakuuma, redosled izlaganja materijala u ovom, kao i u prethodnom udžbeniku za III razred, zasnovan je na fizičkim pojavama od važnosti u oblasti vakuuma, a ne na cilju operacije koji treba postići. Stoga ne napušten uobičajeni način da se prvo objasne metode dobijanja vakuuma, zatim metode merenja vakuuma, pa tek potom ostali tehnički problemi, i konačno primena. Autori se nadaju da je ovako izabranim načinom izlaganja materijala postignut cilj da učenici shvate pre svega osnovne fizičke principe i pojave koje se koriste za dobijanje i merenje vakuuma.

Složenost i sve veća primena analitičke instrumentacije koja radi u uslovima visokog vakuuma navela je autore da objasne ukratko osnove tih metoda i navedu neke od njihovih mogućnosti ( Glava 9 ). Veoma je verovatno da je vakuumski tehničari zapošljavanjem biti priključeni takvim analitičkim uređajima sa zadatkom njihovog održavanja i pogona.

U materijalu su korišćene jedinice Međunarodnog sistema jedinica (IS). Međutim, većina proizvođača opreme za vakuum sisteme, kao i uređaja koji sadrže vakuum sisteme ali su namenjeni za korišćenje u istraživanjima i privredi, još uvek koriste starije jedinice. Iz tog razloga su one i navedene pored jedinica IS , i to umetanjem u zagradu. Autori su smatrali da je to za sada još potrebno, jer će proći još izvesno vreme dok se proizvođači opreme ne prilagode novim propisima o jedinicama.

Autori se unapred zahvaljuju svima koji čitajući ovaj udžbenik ukažu na greške nastale u toku pripreme materijala za štampu, na svim sugestijama za poboljšanje i dalje usavršavanje teksta, kao i na ukazivanju na znanja kojima bi tekst trebalo dopuniti.

Milan Kurepa
Branka Čobić

SADRŽAJ

1. Molekularne pojave u visokom i ultravisokom vakuumu
1.1. Sudari atoma i molekula
1.1.1. Elastični sudari atoma i molekula
1.1.2. Elastični sudari atoma i molekula uz rasejanje
1.1.3. Efikasni presek sa rasejanje atomskih čestica
1.1.4. Rasejavanje snopa atomskih čestica u gasu
1.1.5. Raspodela komponente brzine molekula u gasu
1.1.6. Raspodela ukupne brzine molekula u gasu
1.1.7. Sudari atomskih čestica sa površinom tela u nepokretu
1.1.8. Sudari atomskih čestica sa površinom tela u pokretu
1.2. Molekularni merači pritiska
1.2.1. Termomolekularni manometri
1.2.2. Kinetomolekularni manometri
1.2.3. Dinamički manometri
1.3. Molekularne pumpe
1.3.1. Molekularne pumpe sa komorom
1.3.2. Turbomolekularne pumpe
1.4. Vakuum sistemi sa turbomolekularnim pumpama
1.4.1. Sklop vakuum sistema sa turbomolekularnim pumpama
1.4.2. Osobine vakuum sistema sa turbomolekularnim pumpama

2. Fazne promene u visokom i ultravisokom vakuumu
2.1. Isparavanje i kondenzacija
2.1.1. Gasovi i pare
2.1.2. Sredstva za hlađenje
2.1.3. Čuvanje sredstava za hlađenje
2.1.4. Brzina isparavanja i kondenzacije
2.1.5. Sastav gasa iznad hladne površine
2.2. Primena hlađenih stupica za dobijanje visokih i ultravisokih vakuuma
2.2.1. Način hlađenja stupice
2.2.2. Automatsko ulivanje tečnosti za hlađenje
2.3. Kriogene pumpe
2.3.1. Princip rada kriogenih pumpi
2.3.2. Konstrukcija kriogenih pumpi
2.3.3. Brzina pumpanja kriogenih pumpi
2.4. Vakuum sistemi sa kriogenim pumpama
2.4.1. Sklop vakuum sistema sa kriogenim pumpama
2.4.2. Osobine vakuum sistema sa kriogenim pumpama.

3. Difuzione pumpe i vakuum sistemi sa difuzionim pumpama
3.1. Osobine difuzionih vakuum pumpi
3.1.1. Opšte osobine difuzionih pumpi
3.1.2. Princip rađa difuzione pumpe
3.1.3. Brzina pumpanja difuzionih pumpi
3.1.4. Efektivna brzina pumpanja difuzione pumpe
3.1.5. Karakteristični pritisci za difuzionu pumpu
3.1.6. Hlađenje zidova pumpe i gubitak radne tečnosti
3.1.7. Opšta uputstva za rad sa difuzionim pumpama
3.2. Vrste difuzionih pumpi
3.2.1. Radne tečnosti za difuzione pumpe
3.2.2. Živine difuzione pumpe
3.2.3. Višestepene uljne difuzione pumpe
3.2.4. Frakciona uljna difuziona pumpa
3.2.5. Četvorostepene frakcione difuzione pumpe
3.3. Zaprečnici uljne pare i hladne stupice
3.3.1. Vazduhom i vodom hlađeni zaprečnici uljne pare
3.3.2. Duboko hlađeni zaprečnici uljne pare
3.3.3. Stupice za uljne pare
3.4. Vakuum sistemi sa difuzionim pumpama
3.4.1. Izbor predvakuum pumpe
3.4.2. Vakuum sistem bez paralelnog predvakuumskog voda
3.4.3. Vakuum sistem sa paralelnim vakuumskim vodom
3.4.4. Ultravisokovakuumski sistem sa difuzionim pumpama
3.4.5. Zavisnost brzine pumpanja vakuum sistema od njegovog sklopa

4. Jonizacija atoma i molekula, i primena u visokom i ultravisokom vakuumu
4.1. Pojava jonizacije atoma i molekula
4.1.1. Pojam jonizacije atoma i molekula
4.1.2. Električno pražnjenje u gasu
4.1.3. Slobodni elektroni
4.1.4. Potencijal jonizacije
4.1.5. Termalna jonizacija
4.1.6. Fotojonizacija
4.1.7. Jonizacija udarom elektrona
4.1.8. Jonizacija pozitivnim jonima
4.2. Jonizacioni merači pritiska
4.2.1. Princip rada jonizacionih merača
4.2.2. Jonizaciona trioda
4.2.3. Bayard-Alpert-ov merač
4.2.4. Magnetronski merač
4.2.5. Jonizacioni merači za više pritiske
4.2.6. Jonizacioni merači sa hladnom katodom
4.2.7. Jonizacioni merač sa izvorom alfa zračenja
4.2.8. Jonizacioni merač sa izvorom beta zračenja
4.3. Jonizacione pumpe
4.3.1. Princip rađa jonizacionih pumpi
4.3.2. Jonizacione pumpe sa potiskivanjem jona
4.3.3. Jonsko-sorbcione pumpe

5. Sorbcija gasa i primena za dobijanje visokog i ultravisokog vakuuma
5.1. Pojava sorbcije i desorbcije
5.1.1. Vrste sorbcije
5.1.2. Fizička adsorbcija
5.1.3. Hemisorbcija
5.1.4. Elektrohemijska i jonska sorbcija
5.1.5. Rastvorljivost gasova u metalima
5.1.6. Geterovanje
5.1.7. Desorbcija
5.1.8. Degasiranje
5.2. Sorbcione pumpe
5.2.1. Princip rada sorbcione pumpe
5.2.2. Konstrukcija sorbcionih pumpi
5.2.3. Osobine sorbcionih pumpi
5.3. Geterske pumpe
5.3.1. Osobine i vrste geterskih pumpi
5.3.2. Geter ili sublimacione pumpe
5.3.3. Geter-jonske pumpe sa toplom katodom
5.3.4. Geter-jonske pumpe sa hladnom katodom
5.4. Vakuum sistemi sa sorbcionim i geterskim pumpama
5.4.1. Vakuum sistemi sa sorbcionim pumpama
5.4.2. Vakuum sistemi sa kombinacijom sorbcionih i geterskih pumpi

6. Gasovi u visoko- i ultravisoko-vakuumskim sistemima
6.1. Kretanje naelektrisanih čestica u električnom i magnetnom polju
6.1.1. Elementarno naelektrisanje
6.1.2. Tačkasto naelektrisanje u električnom polju
6.1.3. Energija naelektrisane čestice u električnom polju
6.1.4. Brzina kretanja naelektrisane čestice
6.1.5. Vreme preleta
6.1.6. Kretanje naelektrisane čestice u homogenom magnetnom polju
6.2. Merači parcijalnih pritisaka gasova
6.2.1. Jonski izvor
6.2.2. Sastav snopa iz jonskog izvora
6.2.3. Magnetni spektrometar sa skretanjem od 180°
6.2.4. Magnetni spektrometri sa sektorskim poljem
6.2.5. Omegatron
6.2.6. Vremepreletni maseni spektrometar
6.2.7. Kvadrupolni maseni filter
6.2.8. Monopolni maseni filter
6.2.9. Problemi pri korišćenju merača parcijalnih pritisaka
6.3. Sastav gasova u vakuum sistemu
6.3.1. Gasovi u vakuum sistemu
6.3.2. Stepen prepokrivanja površine
6.3.3. Vreme prebivanja molekula na površini
6.3.4. Vreme prepokrivanja površine
6.3.5. Analiza sastava gasova u vakuum komori
6.3.6. Degasiranje vakuum komore zagrevanjem
6.3.7. Promena sastava adsorbovanih gasova
6.4. Ispitivanje zaptivenosti vakuum sistema
6.4.1. Stepen zaptivenosti vakuum sistema
6.4.2. Određivanje nezaptivenosti komore metodom porasta pritiska
6.4.3. Pronalaženje mesta nezaptivenosti pomoću merača pritiska
6.4.4. Pronalaženje mesta nezaptivenosti korišćenjem vodonika i paladijumske cevčice
6.4.5. Pronalaženje mesta nezaptivenosti pomoću merača parcijalnog pritiska
6.4.6. Helijumski merači nezaptivenosti
6.4.7. Ispitivanje nezaptivenosti velikih vakuum komora helijumskim meračem
6.4.8. Ispitivanje nezaptivenosti malih vakuum komora i delova za vakuum sisteme pomoću helijumskog merača

7. Stakleni vakuum sistemi za visoki i ultravisoki vakuum
7.1. Osobine staklenih vakuum sistema
7.1.1. Oblast primene staklenih vakuum sistema
7.1.2. Sklop staklenog vakuum sistema
7.2. Konstrukcija staklenog vakuum sistema
7.2.1. Principi konstrukcije staklenih vakuum sistema
7.2.2. Elementi za kompenzaciju temperaturskih promena dimenzija
7.2.3. Slavine za staklene vakuum sisteme
7.2.4. Hlađene stupice za staklene vakuum sisteme
7.2.5. Specijalne ultravisokovakuumske stupice
7.2.6. Sorbcione pumpe za staklene sisteme
7.2.7. Uvođenje veoma čistih gasova u staklene sisteme
7.3. Sklapanje, ispumpavanje i degasiranje staklenih vakuum sistema
7.3.1. Čišćenje delova staklenog vakuum sistema pre sklapanja
7.3.2. Predostrožnosti u radu sa staklenim vakuum sistemom
7.3.3. Ispumpavanje staklenog vakuum sistema
7.3.4. Degasiranje staklenog vakuum sistema

8. Metalni sistemi za visoki i ultravisoki vakuum
8.1. Konstrukcije metalnih vakuum sistema
8.1.1. Materijali pogodni za izradu metalnih vakuum sistema
8.1.2. Principi sklapanja vakuum komora
8.1.3. Principi konstrukcije vakuum komore
8.1.4. Debljine zidova cevi i cilindričnih vakuum komora
8.1.5. Postavljanje prirubnica
8.1.6. Smanjenje temperaturskih napona
8.2. Elementi za metalne vakuum sisteme
8.2.1. Zaptivači za visoki i ultravisoki vakuum
8.2.2. Standardne KF prirubnice
8.2.3. Standardne PNEUROP prirubnice sa metalnim zaptivačem
8.2.4. Standardne CF prirubnice
8.2.5. Stupice za nalivanje za metalne vakuum sisteme
8.2.6. Ventili za ultravisokovakuumske sisteme
8.2.7. Prenos kretanja ka visokovakuumskom prostoru
8.3. Spajanje delova metalnih vakuum sistema
8.3.1. Proces i vrste zavarivanja
8.3.2. Gasno zavarivanje
8.3.3. Lučno zavarivanje
8.3.4. Zavarivanje snopom elektrona
8.3.5. Kontaktno zavarivanje
8.3.6. Čišćenje metalnih delova pre zavarivanja
8.3.7. Čišćenje varova posle zavarivanja
8.3.8. Visokovakuumski varovi
8.4. Sklapanje, ispumpavanje i degasiranje metalnog vakuum sistema
8.4.1. Pranje pre sklapanja
8.4.2. Predostrožnosti pri sklapanju vakuum sistema
8.4.3. Ispumpavanje vakuum komore
8.4.4. Degasiranje vakuum komore

9. Analitičke metode u uslovima visokog i ultravisokog vakuuma
9.1. Analiza i detekcija svetlosti
9.1.1. Transparencija elemenata optičkih uređaja
9.1.2. Vakuum optički spektrometar
9.1.3. Fotoćelije
9.1.4. Fotomultiplikatori
9.2. Elektronski mikroskopi
9.2.1. Procesi emisije slobodnih elektrona
9.2.2. Emisioni elektronski mikroskopi
9.2.3. Talasne osobine elektrona
9.2.4. Difrakcija elektrona
9.2.5. Transmisioni elektronski mikroskop
9.3. Elektronski spektrometri
9.3.1. Dispersioni elementi
9.3.2. Jonoenergetizator snopa naelektrisanih čestica
9.3.3. Energetski analizator snopa naelektrisanih čestica
9.3.4. Hemijska analiza pomoću elektronske spektrometrije
9.3.5. Određivanje strukture molekula korišćenjem elektronske spektrometrije
9.4. Maseni spektrometri i maseni-separatori
9.4.1. Maseni spektrometri visokog razlaganja
9.4.2. Hemijska analiza pomoću masenog spektrometra
9.4.3. Određivanje strukture molekula pomoću masenih spektrometara
9.4.4. Maseni separatori

10. Primena visokovakuumskih i ultravisokovakuumskih sistema
10.1. Naparavanje tankih slojeva
10.1.1. Tanki slojevi materijala
10.1.2. Vakuumsko naparavanje tankih slojeva
10.1.3. Katodno rasprašivanje
10.1.4. Primena tankih slojeva u optici
10.1.5. Primena tankih slojeva u elektronici
10.1.6. Druge primene tankih slojeva
10.2. Obrada metala u visokom vakuumu
10.2.1. Zavarivanje metala u visokom vakuumu
10.2.2. Obrada metala u vakuumu snopom elektrona
10.2.3. Topljenje metala u vakuumu snopom elektrona
10.2.4. Topljenje metala u vakuumu indukcionim zagrevanjem
10.3. Prečišćavanje materijala u vakuumu
10.3.1. Visokovakuumska destilacija
10.3.2. Zonsko prečišćavanje poluprovodnika

11. Literatura

Dodaci
D.1 Tabela konverzije jedinica pritiska
D.2. Tabela konverzije jedinica propusne moći
D.3. Tabela konverzije jedinica brzine pumpanja
D.4. Krive temperature ključanja tečnosti u funkciji pritiska
D.5. Krive promene srednjeg slobodnog puta sa pritiskom
D.6. Krive brzine isparavanja metala sa temperaturom
D.7. Pregled primenjivosti pojedinih vrsta pumpi
D.8. Pregled primenjivosti pojedinih vrsta merača pritiska
D.9. Pregled primene vakuuma u istraživanjima
D.10. Pregled primene vakuuma u tehnici i tehnologiji