真空腔体的制作

    真空腔体是能保持内部为真空状态的容器，真空腔体的制作要考虑容积、材质和形状。

    不锈钢是目前超高真空系统的主要结构材料。其中300系列不锈钢是含Cr 10%~20%的低碳钢，具有优良的抗腐蚀性、放气率低、无磁性、焊接性好、导电率和导热率低、能够在-270℃~900℃温度范围内工作等优点，在高真空和超高真空系统中，应用非常广泛。

    近年来，为了降低真空腔体的制作成本，采用铸造铝合金来制作腔体也逐渐普及。另外还有采用钛合金来制作特殊用途的真空腔体。

    为了减小腔体内壁的表面积，通常用喷砂或电解抛光的方式来获得平坦的表面。超高真空系统的腔体，更多的是用电解抛光来进行表面处理。

    焊接是真空腔体制作中最重要的环节之一。为避免大气中熔化的金属和氧气发生化学反应从而影响焊接质量，通常采用氩弧焊来完成焊接。氩弧焊是指在焊接过程中向钨电极周围喷射保护气体氩气，以防止熔化后的高温金属发生氧化反应。

    超高真空腔体的氩弧焊接，原则上必须采用内焊，即焊接面是在真空一侧，以免存在死角而发生虚漏。真空腔体不允许内外双重焊接和双重密封。

    真空腔体的内壁表面吸附大量的气体分子或其他有机物，成为影响真空度的放气源。为实现超高真空，要对腔体进行150~250℃的高温烘烤，以促使材料表面和内部的气体尽快放出。烘烤方式有在腔体外壁缠绕加热带、在腔体外壁固定铠装加热丝或直接将腔体置于烘烤帐篷中。比较经济简单的烘烤方法是使用加热带，加热带的外面再用铝箔包裹，防止热量散失的同时也可使腔体均匀受热。

    新完成的腔体第一次烘烤时，一般需要一周时间，重复烘烤后单独的烘烤时间可以适当减少。为了更准确地测量真空度，停止烘烤后也应该对真空计进行除气处理。如果真空泵能力充分而且烘烤时间充足的话，烘烤后真空度可提升几个数量级。

    一个大气压在1cm²的面积上产生约1kgf的压力，对直径20cm的法兰来说，就是1T的压力。圆筒或球形的腔体，由于构造的特殊性使得压力分散，腔体的壁厚2~4mm就不会变形。但是，对于方形腔体，侧面的平板上要承受上吨的压力，必须通过增加壁厚或设置加强筋，才能防止变形。方形腔体一般情况下要比筒形和球形腔体重，而且价格更高。

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