真空工程设计（第2版 上、下册）

　　本书共29章，涵盖了真空工程设计的各个领域。包括真空概论;真空技术的物理基础; 真空获得技术与设备;真空工程中制冷低温技术应用基础;真空度测量仪器;低温测试技术;真空与低温技术中的热计算基础;真空管路的流导计算;真空系统的设计;真空与低温容器设计;真空容器的分析设计;真空与低温阀门及法兰;真空运动传动机构;真空工程元件;真空工程材料;容器检漏;真空低温工程中的焊接技术;真空清洁处理;航天器空间环境与设备;航天器空间热环境试验设备设计；真空热处理设备设计；真空薄膜沉积；离子注入改性；真空保鲜食品及真空包装机；各类真空应用装置以及真空工程基础数据。 本书可供各科学技术领域从事真空工程设计、研究、应用的科技人员使用，亦可供高等院校相关专业师生参考。

　　刘玉魁，中国航天科技集团公司五院510研究所，总师、高工，在真空与航天领域从事研究工作近五十年。出版专著及合著6部，发表研究论文几十篇。多年来的研究成果及真空工程方面的专著，在真空及航天领域颇有影响。尤其在真空工程计算方面有所建树，奠定了我国工程设计基础。 《真空设计手册》是国内真空行业的一本重要工具书。本人是“手册”编写早期发起人之一，重要作者。自1979年问世到2004年第三版出版，历经三十多年，深受读者欢迎，被真空行业认可。我在《真空设计手册》第三版中编写的内容约占三分之一篇幅。 本人从事航天环境模拟试验设备的研制工作几十年，设计过几十台与真空和低温技术紧密相关的航天环境模拟试验设备。有扎实的理论基础与丰富的工程设计经验，在此基础上先后编写了相关国家标准及行业标准三部。这些为本书的编写打下了基础。不同时期从事的研究工作，曾获得早年的《全国科学大会奖》以及以后的《国防科技进步奖》二、三等奖多次。

上册
第1章真空概述刘玉魁
1.1真空0001
1.2真空计量单位0003
1.3真空区域划分0005
1.4真空环境特点及其应用0007
1.4.1真空环境产生压力差0008
1.4.2真空环境中氧和水含量显著减小0008
1.4.3真空环境下气体分子运动的平均自由程增大0008
1.4.4真空环境使气体分子在固体表面形成单分子层时间增长0009
1.4.5真空环境减小能量传递0009
1.4.6真空环境降低物质沸点而蒸发速率加快0014
1.4.7真空环境中材料迅速脱气0014
1.5真空系统图形符号0015
1.5.1真空泵0015
1.5.2压力测量仪表0016
1.5.3挡板与冷阱0017
1.5.4真空阀门0017
1.5.5真空容器、除尘器、过滤器0018
1.5.6真空管路及其连结0018
1.5.7真空系统图例0019
1.6真空系统设计常用术语0020
1.6.1一般术语0020
1.6.2真空泵0020
1.6.3真空泵特性0022
1.6.4真空计0023
1.6.5真空元件0024
1.6.6真空密封和真空引入线0025
1.6.7真空检漏0026
1.6.8真空系统及特性0027
第2章真空物理基础刘玉魁
2.1气体基本性质0029
2.1.1气体与蒸气0029
2.1.2玻义耳-马略特定律0030
2.1.3查理定律0031
2.1.4盖吕萨克定律0031
2.1.5道尔顿分压力定律0031
2.1.6阿伏伽德罗定律0032
2.1.7理想气体的状态方程0032
2.2气体分子运动理论0033
2.2.1分子运动论的要点0033
2.2.2气体的压力及分子动能0033
2.2.3气体分子速度0034
2.2.4气体的入射率0037
2.2.5气体平均自由程0039
2.3气体中的迁移现象0042
2.4气体的扩散0044
2.4.1气体的自扩散0044
2.4.2气体的互扩散0046
2.4.3气体的热扩散0047
2.5气体的黏滞性0048
2.5.1压力较高时黏滞流气体的黏滞系数0048
2.5.2压力较低时分子流气体的黏滞系数0050
2.6气体中的热量传递0051
2.6.1压力较高时黏滞流气体的热量传递0051
2.6.2压力较低时分子流气体的热传导0053
2.6.3辐射传热0055
2.7热流逸0056
2.8蒸发与凝结0057
2.8.1蒸发率及凝结率0057
2.8.2蒸气压0059
2.9气体在固体中的溶解0060
2.10气体在固体中的扩散0061
2.11气体在固体中的渗透0063
2.11.1渗透系数及渗透气体量0063
2.11.2各种材料的渗透性0065
2.12气体与固体的吸附0066
2.12.1物理吸附及化学吸附0067
2.12.2吸附力及吸附能0067
2.12.3吸附速率0069
2.12.4分子沿表面迁移0072
2.12.5吸附方程0073
2.13气体从固体表面的解吸0076
2.13.1解吸过程0076
2.13.2解吸速率0076
2.13.3材料出气0077
2.14气体中的放电现象0079
2.14.1气体放电特性0081
2.14.2辉光放电0084
2.14.3弧光放电0085
2.14.4高频放电0086
2.14.5电晕放电0088
2.14.6潘宁放电0088
2.15带电粒子在电磁场中的运动0089
2.15.1金属的电子发射0089
2.15.2气体电离基本原理0091
2.15.3电子在平行电场中的运动0093
2.15.4电子在径向电场中的运动0093
2.15.5带电粒子在磁场中的运动0094
2.15.6带电粒子在正交均匀电磁场中的运动0095
第3章真空获得技术与设备闫格
3.1概述0097
3.1.1真空泵基本参数0097
3.1.2真空泵型号编制方法0098
3.1.3真空泵的分类0099
3.1.4各类真空泵工作压力范围0100
3.2机械真空泵0101
3.2.1往复式真空泵0101
3.2.2水环真空泵0103
3.2.3旋片真空泵0104
3.2.4滑阀真空泵0110
3.2.5罗茨真空泵0112
3.2.6干式真空泵0117
3.2.7分子泵0129
3.2.8隔膜真空泵0136
3.3蒸汽流真空泵0137
3.3.1水蒸气喷射泵0137
3.3.2油扩散泵0139
3.3.3油扩散喷射泵0142
3.4气体捕集真空泵0142
3.4.1溅射离子泵0142
3.4.2低温泵0143
3.4.3非蒸散型吸气泵0149
3.5国产真空泵0153
3.5.1SKY干式真空泵组及溅射离子泵0153
3.5.2KYKY分子泵0155
3.5.3环球真空的真空泵产品0161
3.5.4浙真集团真空泵0167
3.5.5博开科技DZB系列低温泵0170
3.5.6纪维无油涡旋真空泵0172
3.5.7华特HTFB复合分子泵0174
3.5.8上海真空泵厂真空泵0174
3.5.9南光机器F型分子泵及2XZ型及2X型旋片式真空泵0176
3.5.10国产Z型系列油扩散喷射真空泵0177
3.5.11国产K型系列油扩散真空泵0177
3.5.12淄博真空设备厂真空泵0184
3.5.13海乐威真空泵产品0185
第4章真空工程中制冷与低温技术基础杨建斌
4.1概述0188
4.2低温制冷技术基础概念0189
4.3获得低温的方法0191
4.3.1相变制冷0192
4.3.2气体绝热膨胀制冷0192
4.3.3半导体制冷0193
4.4制冷低温工质及载冷剂0193
4.4.1制冷工质0194
4.4.2载冷剂0202
4.4.3低温工质0213
4.4.4低温工质物性数据0219
4.5蒸气压缩循环制冷0280
4.5.1单级蒸气压缩循环制冷0280
4.5.2复叠式蒸气压缩制冷循环0286
4.5.3内复叠式蒸气压缩制冷循环0288
4.6气体液化制冷技术0289
4.6.1气体液化循环0289
4.6.2低温液体在冷却中的应用0292
4.7气体循环低温制冷技术0296
4.7.1逆布雷顿循环低温制冷系统0296
4.7.2逆斯特林循环制冷系统0298
4.7.3吉福特-麦克马洪（G-M）制冷机0300
4.7.4脉管制冷机0302
4.8制冷设备0305
4.8.1压缩机0305
4.8.2换热器0311
4.8.3节流元件及膨胀机0318
4.8.4辅助设备0322
第5章真空测量仪器肖祥正冯焱
5.1真空计的分类0328
5.2弹性变形真空计0328
5.2.1布尔登规(真空压力表)0329
5.2.2薄膜真空计0329
5.3石英真空计0330
5.3.1石英真空计的工作原理0330
5.3.2石英晶振谐振阻抗的测量0330
5.4热传导真空计0331
5.4.1电阻真空计（皮拉尼真空计）0331
5.4.2热偶真空计0333
5.4.3热传导真空计的优缺点0334
5.5热阴极电离真空计0334
5.5.1普通热阴极电离真空计0334
5.5.2B-A真空计0335
5.6冷阴极磁控放电真空计（潘宁真空计)0337
5.7四极质谱计0338
5.7.1四极质谱计的结构0338
5.7.2四极质谱计的工作原理0338
5.7.3四极质谱计的主要性能指标0341
5.7.4四极质谱计的工作模式0343
5.7.5气体成分的判别0344
5.7.6分压力的计算0346
5.8真空质量监控仪0347
5.8.1工作原理0347
5.8.2系统的标准配置0348
5.8.3835VQM质谱仪的特性0349
5.9磁偏转质谱计0350
5.9.1磁偏转质谱计的结构0350
5.9.2磁偏转质谱计的工作原理0351
5.9.3磁偏转质谱计的主要性能指标0351
5.10国产各类真空计主要技术性能0353
5.11质量流量计0360
5.11.1MFC用途和特点0360
5.11.2热式MFC工作原理0360
5.11.3MFC使用0360
5.11.4国内外MFC发展状况介绍0361
5.11.5MFC在真空设备中的典型应用和注意事项0365
5.11.6北京七星华创电子股份有限公司质量流量计0365
第6章低温测试技术石芳录
6.1概述0366
6.1.1低温范围划分及获得0366
6.1.2温度标准与传递0367
6.2低温温度测量0369
6.2.1低温温度计原理及分类0369
6.2.2低温温度计的选型及应用0370
6.2.3几种常用低温温度计0371
6.2.4低温温度测试技术的最新发展0389
6.3低温介质液面测量0391
6.3.1浮子式液面计0391
6.3.2压差式液面计0392
6.3.3电容式液面计0394
6.3.4电阻式液面计0395
6.3.5超声波液面计0397
6.4低温介质流量测量0398
6.4.1节流式流量计0398
6.4.2涡轮流量计0399
6.4.3涡街流量计0401
6.4.4螺翼式流量计0403
6.4.5超声流量计0404
6.4.6热式和角动量式流量计（质量流量计）0404
6.4.7低温流量计的标定0405
6.5低温介质的压力测量0408
6.5.1压力概念及定义0408
6.5.2液柱式压力计0408
6.5.3弹性式压力计0409
6.5.4压力变送器及应变式压力计0410
6.5.5低温压力测量及测压设备的安装0413
第7章真空装置热计算基础刘玉魁
7.1热传导0415
7.1.1通过平壁的导热0415
7.1.2圆筒壁的导热0416
7.1.3各种类型热传导简图及热量计算公式0416
7.1.4金属材料热导率0419
7.1.5非金属材料热导率0420
7.1.6保温材料的热导率0423
7.1.7接触热阻0424
7.2低压下气体分子热传导0425
7.3辐射传热0428
7.3.1一个表面被另一个表面全包围辐射换热0429
7.3.2两平行表面之间辐射换热0429
7.3.3两个表面之间置入n块辐射屏0430
7.3.4各种材料的发射率0430
7.4辐射换热角系数及其基本特性0437
7.4.1辐射换热角系数概念0437
7.4.2辐射换热角系数基本特性0437
7.4.3微元面对有限面的角系数0439
7.4.4有限面对有限面的角系数0442
7.5对流换热0446
7.5.1计算传热系数所用特征数0447
7.5.2传热系数计算基本公式0448
7.5.3管内受迫流动换热关联式0450
7.5.4外掠单管换热准则关联式0451
7.5.5外掠管束0451
7.5.6热计算用的气体及液体物理性质0452
7.5.7流体沿平板及圆板自然对流与强迫对流时传热系数计算0455
7.5.8空气中自然对流传热系数0456
7.6真空绝热0456
7.6.1高真空绝热0456
7.6.2真空多孔绝热0456
第8章真空管路流导计算刘玉魁
8.1气体流量、流阻、流导的基本公式0459
8.2流量单位0459
8.3应用列线图和曲线计算管道串联时的流导和泵的有效抽速0459
8.4气体沿管道的流动状态0460
8.4.1湍流0461
8.4.2黏滞流0461
8.4.3分子流0461
8.4.4黏滞-分子流0462
8.4.5湍流与黏滞流的判别0462
8.4.6黏滞流、黏滞-分子流和分子流的判别0463
8.5黏滞流时孔的流导0463
8.6分子流时孔的流导0464
8.6.1圆孔0464
8.6.2矩形薄壁窄缝0465
8.6.3管道中隔板上的小孔0465
8.6.4缩孔0466
8.7黏滞流时管道的流导0466
8.7.1圆截面长管0466
8.7.2圆截面短管0468
8.7.3矩形及正方形截面管道0468
8.7.4环形截面管道0470
8.7.5偏心圆环0470
8.7.6椭圆形截面管道0471
8.7.7径向辐射流结构流导0472
8.7.8各种气体的流导关系0472
8.8分子流时管道的流导0473
8.8.1圆截面长管0473
8.8.2圆截面短管0475
8.8.3环形截面管道0475
8.8.4椭圆形截面管道0476
8.8.5锥形管道0476
8.8.6扁缝形管道0477
8.8.7矩形管道0477
8.8.8等边三角形截面管道0478
8.8.9变截面及匀截面管道0478
8.8.10弯管0479
8.8.11径向辐射流结构的流导0479
8.8.12各种气体的管道流导关系0480
8.9分子流、黏滞流时对20℃空气，孔和管道的流导汇总0480
8.10黏滞-分子流时管道的流导0482
8.10.1圆截面管道0482
8.10.2矩形截面管道0483
8.11湍流圆截面管道流导0484
8.12以克劳辛系数计算管道流导0484
8.13挡板的流导0485
8.14用传输概率计算流导0487
8.15分子流下复杂管路的流导和传输概率0492
8.15.1两截面相同的管道串联0492
8.15.2两截面相同的管道中间连接一个大容器0492
8.15.3管道与小孔组合后的传输概率0493
8.15.4两管道中间有小孔时管路传输概率0493
8.15.5两个截面不同的管道串联后的传输概率0493
8.16分子流管道传输概率0493
8.16.1圆截面管传输概率0493
8.16.2圆锥管传输概率0494
8.16.3球台管传输概率0495
8.16.4圆截面短管传输概率0495
8.16.5环形截面短管传输概率0495
8.16.6矩形管传输概率0496
8.17蒙特卡洛法计算真空元件传输概率0497
8.17.1原理0497
8.17.2直圆管道传输概率的TPMC模拟计算示例0498
8.17.3利用Molflow软件计算挡板在分子流态下的传输概率0501
8.17.4利用OpenFOAM软件计算挡板在过渡流态下的流导0502
第9章真空系统设计刘玉魁
9.1真空系统设计原则0504
9.2真空系统设计中的主要参数0505
9.2.1真空室的极限压力0505
9.2.2真空室的工作压力0506
9.2.3真空室抽气口处真空泵的有效抽速0507
9.3真空室抽气时间计算0509
9.3.1低真空及中真空下抽气时间计算0509
9.3.2高真空下抽气时间计算0513
9.3.3真空室压力下降至初始压力的1/2、1/10和1/e时的抽气时间0514
9.4稳定或瞬变过程的平衡压力0514
9.5细长真空室内压力分布0515
9.6主泵及前级泵配置0516
9.6.1主泵选择及抽速计算0516
9.6.2前级泵的配置及抽速确定0517
9.6.3粗抽泵抽速确定0518
9.7油扩散泵抽气系统0518
9.7.1扩散泵抽气系统的构成0518
9.7.2油封真空泵的运行0519
9.7.3扩散泵的运行0522
9.8涡轮分子泵抽气系统0525
9.8.1涡轮分子泵抽气系统的构成0525
9.8.2涡轮分子泵抽气系统运行0527
9.9溅射离子泵抽气系统0528
9.9.1溅射离子泵抽气系统的构成0528
9.9.2溅射离子泵抽气系统的运行0529
9.9.3溅射离子泵的使用与维护0529
9.9.4分子筛吸附泵的使用与维护0530
9.10低温泵抽气系统0530
9.10.1低温泵抽气系统的构成0531
9.10.2低温泵抽气系统的运行0532
9.11超高真空系统设计0532
9.11.1超高真空系统的特点0532
9.11.2材料选择0533
9.11.3表面化学清洗及烘烤0534
9.11.4抽气技术0534
9.11.5超高真空装置实例0535
9.12材料出气率测量装置真空系统0548
9.12.1德国装置真空系统0549
9.12.2日本装置真空系统0549
9.12.3中国科学技术大学装置真空系统0551
9.12.4中国科学院近代物理研究所装置真空系统0551
9.12.5兰州空间技术物理研究所装置真空系统0552
9.13气体微流量测量装置真空系统0552
9.13.1德国物理技术研究院装置真空系统0552
9.13.2意大利国家计量研究所装置真空系统0554
9.13.3韩国标准科学研究院装置真空系统0555
9.13.4中国计量科学研究院装置真空系统0555
9.13.5兰州空间技术物理研究所装置真空系统0556
9.14真空计量标准装置真空系统0556
9.14.1静态膨胀法真空标准装置0556
9.14.2动态流量法装置0557
9.14.3程控式真空规校准装置0557
9.14.4超高真空校准装置0558
9.14.5分压力测量校准装置真空系统0559
9.14.6漏孔漏率校准真空系统0559
9.14.7定向流真空校准装置真空系统0562
9.15气冷式直排大气罗茨泵抽气系统0562
9.15.1气冷罗茨泵选型影响因素0562
9.15.2气冷罗茨泵组的极限压力及工作压力0563
9.16罗茨真空泵机组0564
9.16.1概述0564
9.16.2国产罗茨真空泵机组技术性能、曲线、外形尺寸0568
9.17扩散泵真空机组0583
9.17.1概述0583
9.17.2国产扩散泵真空机组外形尺寸与基本参数0584
第10章真空容器设计刘玉魁
10.1真空容器设计简述0594
10.1.1真空容器总体设计要求0594
10.1.2真空容器的焊接要求0595
10.1.3真空容器检漏0595
10.1.4圆筒体的形位偏差0595
10.1.5真空室门的设计0596
10.1.6真空室水冷套设计0598
10.1.7真空室中换热计算0599
10.2真空容器强度计算0601
10.2.1薄壳0601
10.2.2设计压力0601
10.2.3壁厚附加量0601
10.2.4容器的最小壁厚0601
10.2.5许用应力0602
10.2.6焊缝系数0603
10.2.7开孔削弱系数0604
10.3真空容器壳体壁厚计算0605
10.3.1圆筒形壳体0605
10.3.2球形壳体0608
10.3.3锥形壳体0608
10.3.4箱形壳体0609
10.3.5椭圆球形壳体0614
10.3.6环形壳体0615
10.4外压圆筒和球壳壁厚计算公式0617
10.4.1外压圆筒和外压管子0617
10.4.2外压球壳0619
10.5外压圆筒体加强圈设计0627
10.5.1概述0627
10.5.2图表法计算加强圈0627
10.6容器开孔补强设计0628
10.6.1概述0628
10.6.2封头开孔补强0629
10.6.3外压容器的开孔补强0630
10.6.4内压圆筒体开孔补强0630
10.6.5开孔补强计算0630
10.6.6并联开孔的补强0631
10.6.7补强方法0631
10.6.8加强圈0632
10.7外压封头壁厚计算0636
10.7.1外压球形封头0636
10.7.2外压凸形封头0636
10.7.3锥形封头0638
10.7.4平盖0638
10.7.5井字加强圆形球盖0641
10.8受压平板的应力与挠度计算0642
10.8.1概述0642
10.8.2矩形平板中心应力及挠度0643
10.8.3圆形平板中心应力与挠度0644
10.8.4圆环形平板0645
10.8.5受压平板应用示例0649
10.9容器支撑结构焊缝强度计算0652
10.9.1焊缝受力计算0652
10.9.2焊缝受力应用示例0654
10.10容器封头0655
10.10.1容器封头的类型代号及标记方法(摘自JB/T 4746—2002)0655
10.10.2封头成型厚度减薄率允许值0656
10.10.3容器封头直边的倾斜度、外圆周公差及内直径公差0657
10.10.4容器封头内表面积、容积与质量计算0658
10.11椭圆形及碟形封头绘制0693
10.11.1椭圆形封头绘制0693
10.11.2碟形封头绘制0694
10.11.3椭圆形封头上某一点精确位置确定0695
第11章低温容器设计与低温材料刘玉魁张英明
11.1低温容器设计要点0696
11.2容器几何尺寸优化0697
11.3内胆及外壳壁厚计算0699
11.3.1内胆为圆筒形壳体0699
11.3.2内胆为球形壳体0699
11.3.3内压封头壁厚计算0699
11.4内胆壁厚计算数据表0702
11.5低温容器的换热计算0706
11.5.1低温容器的换热方式0706
11.5.2气体导热0707
11.5.3真空中支撑结构的传热0707
11.5.4杜瓦瓶颈管冷损0708
11.5.5热辐射引起的冷损0708
11.5.6低温容器绝热结构0708
11.6低温容器制造主要工艺0710
11.6.1低温容器的粘接工艺0710
11.6.2低温容器使用的吸附剂0711
11.6.3绝热结构安装0715
11.7低温容器绝热材料0715
11.7.1堆积绝热材料0716
11.7.2真空粉末绝热材料0718
11.7.3高真空多层绝热材料0719
11.8低温容器材料0719
11.9低温密封材料0721
11.10材料的低温物理性能0722
11.11低温容器0726
11.11.1高真空绝热低温容器0726
11.11.2真空粉末绝热低温容器0727
11.11.3真空多层绝热低温容器 0734
11.11.4高真空多层绝热低温液体气瓶0735
11.11.5液氮生物容器0737
11.12低温液体运输槽车0738
11.13气化器0740
11.14减压装置0741
第12章真空容器的分析设计柏树
12.1应力分析0744
12.2应力分类0744
12.2.1一次应力0745
12.2.2二次应力0745
12.2.3峰值应力0745
12.2.4各类应力的应力强度许用值0745
12.3真空容器的结构失稳0746
12.4真空容器的有限元分析0746
12.4.1有限元法简介0746
12.4.2ANSYS简介0748
12.5Workbench平台介绍0751
12.6真空容器分析设计实例0752
12.6.1几何建模、网格与单元0752
12.6.2载荷与约束的施加0753
12.6.3计算结果0753
12.6.4容器稳定性分析0755
12.6.5小结0756
第13章真空阀门魏迎春
13.1概述0758
13.2真空阀门的型号编制、型式及基本参数0759
13.3电磁真空带充气阀0761
13.3.1电磁真空带充气阀原理与用途0761
13.3.2电磁真空带充气阀行业标准（摘自JB/T 6446—2004）0761
13.4电磁高真空挡板阀0762
13.4.1电磁高真空挡板阀原理与用途0762
13.4.2电磁高真空挡板阀行业标准（摘自JB/T 6446—2004）0762
13.5电磁高真空充气阀0763
13.5.1电磁高真空充气阀原理与用途0763
13.5.2电磁高真空充气阀行业标准（摘自JB/T 6446—2004）0763
13.6高真空微调阀0764
13.6.1高真空微调阀原理与用途0764
13.6.2高真空微调阀行业标准（摘自JB/T 6446—2004）0764
13.7高真空隔膜阀0765
13.7.1高真空隔膜阀原理与用途0765
13.7.2高真空隔膜阀行业标准（摘自JB/T 6446—2004）0765
13.8高真空蝶阀0766
13.8.1高真空蝶阀原理与用途0766
13.8.2高真空蝶阀行业标准（摘自JB/T 6446—2004）0767
13.9高真空挡板阀0768
13.9.1高真空挡板阀原理与用途0768
13.9.2高真空挡板阀行业标准（摘自JB/T 6446—2004）0769
13.10高真空插板阀0770
13.10.1高真空插板阀原理与用途0770
13.10.2高真空插板阀行业标准（摘自JB/T 6446—2004）0771
13.11真空球阀0772
13.11.1真空球阀原理与用途0772
13.11.2真空球阀行业标准（摘自JB/T 6446—2004）0772
13.12超高真空挡板阀0773
13.12.1超高真空挡板阀原理与用途0773
13.12.2超高真空挡板阀行业标准（摘自JB/T 6446—2004）0773
13.13超高真空插板阀0773
13.13.1超高真空插板阀原理与用途0773
13.13.2超高真空插板阀行业标准（摘自JB/T 6446—2004）0774
13.14国产真空阀0775
13.14.1北票真空设备有限公司真空阀门0775
13.14.2川北科技(北京)公司真空阀门0783
第14章低温阀门刘伟成
14.1概述0789
14.2分类0789
14.3阀门术语（摘自GB/T 21465—2008）0790
14.3.1阀门类别（中英文对照） 0790
14.3.2结构及零件（中英文对照）0790
14.3.3其他术语(中英文对照）0791
14.3.4参数及定义0792
14.4型号编制和代号表示方法（摘自JB/T 308—2004）0792
14.4.1阀门的型号编制方法0792
14.4.2编制顺序0793
14.4.3阀门代号0793
14.4.4命名及示例0797
14.5阀门主要零件材料0798
14.5.1阀体、阀盖和阀板（阀瓣）0798
14.5.2密封面材料0799
14.5.3阀杆材料0799
14.5.4阀杆螺母材料0799
14.5.5紧固件、填料及垫片材料0800
14.6低温阀门0803
14.6.1截止阀(摘自GB/T 24925—2010)0803
14.6.2减压阀0804
14.6.3止回阀0807
14.6.4调节阀0808
14.6.5节流阀0816
14.6.6安全阀0820
14.6.7低温球阀0828
14.6.8其他阀门0830
14.7阀门的管理0832
14.7.1储存0832
14.7.2安装0832
14.7.3操作0834
14.7.4维护0835
14.7.5检查0836
14.7.6修理0837
14.7.7常见故障及预防0837
第15章真空法兰魏迎春
15.1概述0840
15.2橡胶密封法兰0841
15.2.1橡胶密封0842
15.2.2真空密封用橡胶0845
15.2.3橡胶的深冷应用0850
15.2.4国产真空胶管、胶棒、胶板制品0850
15.2.5真空密封的设计0851
15.2.6真空法兰用橡胶密封圈(摘自GB/T 6070—1995)0859
15.2.7氟塑料密封0860
15.2.8橡胶密封真空法兰0862
15.3金属密封法兰0885
15.4真空规管接头0902
第16章低温法兰刘伟成
16.1概述0906
16.2法兰公称尺寸和钢管外径0906
16.3法兰类型和密封面0906
16.3.1法兰类型0906
16.3.2法兰密封面0909
16.3.3密封面的尺寸0912
16.3.4材料0912
16.3.5法兰用垫片及紧固件0913
16.3.6法兰接头选配0914
16.3.7压力-温度额定值0914
16.3.8法兰尺寸0915
16.3.9法兰焊接接头和坡口尺寸0926
16.3.10法兰的尺寸公差0928
16.3.11可配合使用的管法兰标准0930
16.4钢制法兰用非金属平垫片0931
16.4.1垫片材料和使用条件0931
16.4.2垫片材料种类0931
16.4.3垫片使用条件0932
16.4.4垫片型式0933
16.4.5垫片尺寸0933
16.5钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片(PN系列)0935
16.6钢制管法兰用缠绕式垫片(PN系列)0936
16.6.1一般规定0936
16.6.2材料0937
16.6.3尺寸0938
16.7钢制管法兰用具有覆盖层的齿形组合垫(PN系列)0939
16.7.1类型和代号0939
16.7.2齿形组合垫片公称压力和公称尺寸0940
16.7.3齿形组合垫片的使用0940
16.7.4材料0940
16.7.5齿形组合垫尺寸0941
16.8钢制管法兰用紧固件0942
16.8.1紧固件型式、规格和尺寸0942
16.8.2紧固件的使用规定0945
16.8.3管法兰、垫片和紧固件的配合使用0946
16.8.4紧固件长度计算方法0946
16.8.5法兰、垫片、紧固件选配表0949
第17章真空机构颜昌林
17.1真空机构及作用0950
17.2机器与机构0950
17.3机构的基本组成及基本要求0951
17.3.1机构的基本组成0951
17.3.2机构的基本要求0952
17.4真空机构的设计流程及方法0952
17.4.1机构设计思维简介0953
17.4.2机构设计方法简介0954
17.4.3机构设计程序0956
17.4.4机构设计过程简介0957
17.4.5真空机构设计程序及过程0959
17.4.6真空机构设计原则0959
17.5真空传动机构0968
17.5.1真空电机0969
17.5.2联轴器0971
17.5.3真空导入传动轴及密封0974
17.5.4真空传动轴1014
17.5.5减速器1047
17.5.6真空机械负载1051
17.6真空下运动参数测量1052
17.6.1力及力矩1053
17.6.2位移传感器1055
17.6.3转速传感器1056
17.6.4数字化测量1058
第18章真空工程元件柏树
18.1电极引入1059
18.1.1电极引入部件密封的设计要求1059
18.1.2电极引入部件的结构1060
18.1.3陶瓷金属封接电极(摘自SJ 1775—81)1065
18.1.4国产JB型高压电极引线1065
18.1.5国产陶瓷-金属封接电极1066
18.1.6气密封圆形连接器1067
18.2观察窗1070
18.2.1观察窗结构类型1070
18.2.2真空设备观察窗（摘自SJ 1774—81）1071
18.2.3国产玻璃观察窗1072
18.3挡油帽和挡板1073
18.3.1挡油帽1073
18.3.2挡板1073
18.4阱1081
18.4.1分子筛吸附阱1081
18.4.2冷阱1083
18.4.3钛升华阱1087
18.4.4前级预抽管道吸附阱1087
18.5金属波纹管1089
18.6油雾过滤器1092
18.7运动及操作元件1093
第19章真空工程材料柏树
19.1概述1096
19.2真空材料出气1097
19.2.1概述1097
19.2.2金属材料的出气速率1098
19.2.3有机材料的出气速率1103
19.2.4无机材料的出气速率1105
19.2.5高温下的出气总量和气体组分1106
19.3材料的气体渗透与扩散1112
19.3.1概述1112
19.3.2金属材料的渗透系数1113
19.3.3石英、玻璃、陶瓷的渗透系数1114
19.3.4有机材料的渗透系数1116
19.4蒸气压、蒸发（升华）速率1118
19.4.1概述1118
19.4.2材料的蒸气压1118
19.4.3蒸发(升华)速率1127
19.5常用真空材料1129
19.5.1金属及合金1130
19.5.2玻璃、石英和陶瓷1142
19.5.3石墨、云母材料1144
19.5.4塑料材料1146
19.5.5真空泵油、脂及封蜡1153
19.5.6高温真空装置材料1160
第20章真空与压力容器检漏肖祥正
20.1概述1166
20.2容器上容易产生泄漏的部位1166
20.3检漏中用到的基本概念1167
20.3.1漏率及其单位1167
20.3.2影响漏率大小的因素1168
20.3.3标准漏率1169
20.3.4允许漏率1169
20.3.5灵敏度与最小可检漏率1171
20.3.6仪器的反应时间、清除时间及其校准方法1174
20.3.7逆流检漏仪1176
20.3.8气体通过漏孔的流动状态及其判别方法1176
20.3.9气体通过漏孔的漏率计算1178
20.4容器检漏工艺要求1182
20.5真空容器检漏方法1182
20.5.1氦质谱检漏技术1182
20.5.2四极质谱计检漏法1185
20.5.3真空计检漏法1187
20.5.4真空容器总漏率测试1188
20.6压力容器检漏方法1193
20.6.1氦质谱检漏法1193
20.6.2气泡法1196
20.6.3氨检漏法1200
20.6.4声波检漏法1202
20.6.5氢气混合气检漏1205
20.6.6红外线吸收法检漏技术1206
20.6.7压力容器总漏率测试1209
20.7国内外氦质谱检漏仪产品介绍1221

下册
第21章真空与低温工程中的焊接技术张英明刘玉魁
21.1真空与低温容器焊接要点1229
21.1.1焊接通用工艺原则1229
21.1.2真空及低温容器焊接规程1229
21.1.3真空和低温容器焊接要求1232
21.2焊接方法及特点1233
21.2.1焊接方法分类1233
21.2.2常用焊接方法选择1233
21.2.3金属材料适用焊接方法1235
21.3金属的可焊性1236
21.3.1钢的可焊性1236
21.3.2有色金属可焊性1236
21.3.3异种金属间的可焊性1237
21.3.4异种金属材料间焊接适宜的焊接手段1238
21.4焊接材料的选择1244
21.4.1焊接材料的作用1244
21.4.2选择焊条的基本原则1245
21.4.3焊丝的选择要点1246
21.4.4焊剂配用焊丝及用途1247
21.4.5几种常用钢的焊条选择1247
21.4.6焊丝的选择1256
21.4.7焊剂的选择1263
21.5电弧焊1267
21.5.1焊条电弧焊1267
21.5.2埋弧焊1276
21.6钨极气体保护焊1278
21.6.1钨极氩弧焊1278
21.6.2钨极气体保护焊设备1280
21.6.3钨极氩弧焊保护气体1283
21.6.4钨极氩弧焊焊丝选择1284
21.6.5钨极氩弧焊重要工艺1285
21.6.6钨极氩弧焊典型材料的焊接参数1290
21.6.7钨极氩弧焊常见缺陷及预防措施1294
21.7熔化极氩弧焊1295
21.7.1工作原理及应用1295
21.7.2焊前清理1295
21.7.3熔化极氩弧焊常用焊接参数1296
21.7.4熔化极气体保护焊常见缺陷及预防措施1305
21.7.5熔化极焊机常见故障及排除方法1306
21.8二氧化碳气体保护焊1308
21.8.1原理及应用范围1308
21.8.2二氧化碳气体保护焊焊接工艺要点1309
21.8.3二氧化碳气体保护焊常见缺陷及预防措施1311
21.9等离子弧焊1312
21.9.1概述1312
21.9.2等离子弧焊机的构成1315
21.9.3等离子弧焊机常见故障1316
21.9.4微束等离子弧焊1316
21.9.5等离子弧焊的缺陷及防止措施1317
21.10激光焊1317
21.10.1激光焊接的基本原理1317
21.10.2激光焊的特点1318
21.10.3激光焊的分类及应用1319
21.10.4激光器的选择1319
21.10.5激光焊的保护气体1320
21.10.6激光焊接头形式1321
21.10.7激光焊的应用1321
21.11电子束焊1323
21.11.1电子束焊接原理及应用1323
21.11.2电子束焊接的特点1323
21.11.3电子束焊接头1324
21.11.4电子束焊的应用1325
21.11.5电子束焊重要工艺措施1325
21.11.6电子束焊的缺陷及预防1325
21.12钎焊1326
21.12.1钎焊原理及特点1326
21.12.2钎焊方法及应用1327
21.12.3钎焊接头形式1329
21.12.4钎缝间隙的确定1330
21.12.5钎料1331
21.12.6钎剂1338
21.13真空钎焊1339
21.13.1真空钎焊原理1339
21.13.2真空钎焊的特点1340
21.13.3真空钎焊主要工艺参数1340
21.13.4影响真空钎焊质量的重要因素1342
21.14真空扩散焊1343
21.14.1真空扩散焊原理1343
21.14.2真空扩散焊的特点及应用1343
21.14.3真空扩散焊设备的构成1344
21.14.4各种材料扩散焊的可能性1344
21.14.5真空扩散焊钎料选择1345
21.14.6真空扩散焊重要工艺1345
21.15异种材料的焊接1347
21.15.1异种材料焊接影响因素1347
21.15.2性能相异的材料之间焊接难点1348
21.15.3异种材料焊接选用的焊接方法1348
21.15.4异种材料焊接母材分类1351
21.15.5异种材料电弧焊时焊材及预热温度回火温度的选择1352
21.15.6异种钢材的气体保护焊焊材选择1355
21.15.7奥氏体不锈钢与珠光体耐热钢焊接时焊材选择1356
21.15.8铜与铝的钎焊1356
21.15.9铜与钼的焊接1359
21.15.10铜与钨的焊接1359
21.15.11钼与钨的焊接1360
21.16金属与陶瓷的焊接1360
21.16.1陶瓷的一般特性1360
21.16.2钎焊1361
21.16.3真空扩散焊1363
21.16.4陶瓷与金属的电子束焊接1365
21.17低温用钢及其焊接1366
21.17.1低温用钢分类1366
21.17.2低温用钢主要种类1367
21.17.3低温用钢采用的焊接方法1371
21.17.4低温用钢焊条电弧焊1371
21.17.5埋弧焊1373
21.17.6钨极惰性气体保护焊1374
21.17.7熔化极气体保护电弧焊1375
21.17.8低温用钢焊接工艺1376
21.17.9低温高合金钢的焊接1379
第22章真空清洁处理刘玉魁
22.1清洁处理的目的1382
22.2真空容器中污染物的来源1382
22.3清洁处理要求1383
22.3.1功能要求1383
22.3.2对清洗及安装人员要求1383
22.3.3清洗环境要求1383
22.3.4真空装置清洁要求1384
22.4清洁处理主要方法1384
22.4.1机械清理1384
22.4.2有机溶剂除油1384
22.4.3化学侵蚀清除氧化层1386
22.4.4电化学清洗1386
22.4.5电化学抛光1387
22.4.6超声波清洗1389
22.5特殊清洗方法1389
22.5.1辉光放电清洗1389
22.5.2霍尔氩离子源清洗离子镀基片1390
22.5.3HL-1M托卡马克装置辉光放电清洗1390
22.5.4光学太阳反射镜基底的辉光放电清洗1392
22.5.5氮气冲洗1396
22.5.6氟利昂蒸气清洗1397
22.5.7烧氢清除金属表面氧化物1397
22.5.8紫外辐照除污染1398
22.5.9真空烘烤出气1398
22.6常用材料清理方法1399
22.6.1清除金属氧化物1399
22.6.2常用非金属材料的清洗1402
22.7降低不锈钢材料出气的常用方法1405
22.7.1不锈钢出气特性1405
22.7.2降低不锈钢出气率的手段1406
22.8热真空试验设备真空室清洁处理1408
22.8.1污染物来源1408
22.8.2清洁要求1408
22.8.3污染控制方法1409
22.8.4洁净室洁净度1409
22.9真空中污染的检测1410
22.9.1除油清洁度检验方法1410
22.9.2污染检测1412
22.10安装环境洁净度1412
第23章航天器空间环境与设备刘玉魁杨建斌马跃兰
23.1航天器空间环境1413
23.1.1太阳系的构成1413
23.1.2地球环境1419
23.1.3航天器设计中的环境要素1424
23.1.4航天器空间环境1428
23.2紫外辐射对空间材料性能的影响1449
23.2.1真空紫外和原子氧对S781白漆性能影响1449
23.2.2近紫外辐照对热控涂层吸收系数的影响1451
23.2.3近紫外辐照对OSR二次表面镜导电性影响1453
23.2.4近紫外辐照对热控涂层导电性能的退化效应1454
23.2.5真空紫外辐照对碳/环氧复合材料性能影响1456
23.2.6远紫外辐照对Kapton/Al膜材料力学性能影响1457
23.3原子氧对航天材料及器件作用效应1459
23.3.1原子氧对航天器热控材料的影响1460
23.3.2磁力矩器用聚合物材料原子氧效应1463
23.3.3航天器薄膜材料在原子氧环境中性能退化1465
23.3.4原子氧对太阳电池阵的影响1468
23.3.5原子氧辐照对GF/PI及纳米TiO2/GF/PI材料摩擦学性能的影响1472
23.4空间电子对航天器电子器件及材料的作用1473
23.4.1地球同步轨道高压太阳电池阵充放电效应1473
23.4.2空间材料深层充放电效应1477
23.4.3电子与质子综合辐照氧化锌白漆的光学性能退化1480
23.4.4防静电Kapton二次表面镜的电子辐照效应1483
23.4.5S781白漆在空间辐照环境下物性变化1484
23.5空间质子对电子器件及材料的损伤1486
23.5.1环氧树脂的质子辐照损伤1486
23.5.2氧化锌质子辐照损伤1488
23.5.3质子辐照对防静电热控涂层导电性能影响1491
23.5.4质子辐照对石英玻璃光学性能的影响1493
23.5.5质子辐照下聚酰亚胺薄膜力学性能退化1495
23.5.6Fe-Ni软合金质子辐照效应1499
23.6空间光学遥感器试验设备1500
23.6.1试验设备组成1501
23.6.2真空抽气系统1501
23.6.3主要组件设计1502
23.6.4试验结果1504
23.6.5设备特点1504
23.7红外遥感器辐射定标设备1505
23.7.1F3H红外定标空间环境模拟设备1505
23.7.2NASA辐射定标设备1506
23.7.3Los Alamos国家实验室辐射定标设备1506
23.7.4Lockheed公司辐射定标设备1507
23.7.5法国Orsay太空红外观测相机（ISOCAM）辐射定标设备1508
23.8空间等离子体环境模拟设备1509
23.8.1空间等离子体参数1509
23.8.2空间等离子体环境模拟设备基本构成1510
23.8.3INAF-IFSI等离子体环境模拟实验系统1510
23.8.4法国JONAS地面等离子体环境模拟实验系统1511
23.8.5美国SPSC地面等离子体环境模拟实验系统1512
23.9空间粒子辐射环境模拟装置1513
23.9.1太阳电池电子辐照模拟装置1513
23.9.2热控涂层质子辐照装置及评价1515
23.9.3CCD粒子辐照源及试验评价1516
23.10空间原子氧模拟装置1518
23.10.1原子氧模拟试验装置的构造1518
23.10.2原子氧/紫外辐照效应1519
23.11航天器热控涂层材料综合环境试验装置1520
23.12航天材料出气及质损试验设备1521
23.12.1空间真空环境对材料的影响1521
23.12.2航天器用材料出气筛选的主要指标1521
23.12.3航天器用材料出气筛选的试验方法标准及材料出气筛选的取舍判据1522
23.12.4航天器用材料出气筛选的异位测试1522
23.12.5航天器用材料出气筛选的原位测试1525
23.13空间活动部件冷焊试验设备1526
23.13.1冷焊模拟设备1526
23.13.2超高真空防冷焊评价试验设备1527
23.14亚暴环境模拟设备1530
23.14.1磁层亚暴环境及等离子体注入1530
23.14.2环境参数的确定1530
23.14.3亚暴环境模拟设备1531
23.15电推进器综合性能试验设备1533
23.15.1电推进器试验设备基本要求1533
23.15.2英国离子电推进系统寿命试验设备1533
23.15.3美国离子电推进系统寿命试验设备简介1535
23.15.4意大利离子电推进系统寿命试验设备简介1536
23.16电推进器阴极试验装置1536
23.16.1美国电推进器阴极试验装置1537
23.16.225cmXIPS阴极发射及点火性能评价装置1538
23.16.3英国T6阴极试验装置1539
23.17火箭发动机空间模拟设备1539
23.17.1火箭发动机的空间环境1540
23.17.2火箭发动机空间模拟设备的类型1542
23.17.3火箭发动机高空试车设备抽气系统1545
23.17.4固体火箭发动机点火模拟设备1552
23.17.5激光点火模拟设备1553
23.17.6火箭发动机高空试车台1553
23.17.7姿态调整火箭高空试车台1555
23.17.8GS-1及GS-2高空模拟试车台1556
23.17.9国外火箭发动机试验设备模拟高度及抽气手段1558
23.18航天器空间环境与试验术语1561
23.18.1航天器空间环境术语1561
23.18.2 航天器环境试验术语1568
23.18.3 航天器环境试验设备术语1571
第24章航天器空间热环境试验设备设计刘玉魁李文昇
24.1空间热环境试验设备的构成1575
24.1.1空间热环境试验设备的功能1575
24.1.2热平衡试验设备的结构原理1575
24.1.3热真空试验设备结构原理1576
24.2ZM系列空间热环境试验设备1577
24.2.1ZM-800热真空试验设备1577
24.2.2ZM-3000空间环境模拟试验设备1580
24.2.3ZM-4300光学遥感器空间环境模拟设备1583
24.3高精度光学成像空间热环境试验装置1587
24.3.1试验装置的构成1587
24.3.2光学成像真空热环境试验装置主要参数1588
24.3.3真空容器1588
24.3.4真空抽气系统1590
24.3.5液氮流程1590
24.3.6气氮流程1591
24.4立卧检测光学遥感器空间热环境试验装置1592
24.4.1装置结构原理1593
24.4.2真空容器1594
24.4.3真空抽气系统1595
24.4.4液氮流程1599
24.4.5气氮流程1601
24.5KM系列空间模拟器1602
24.5.1KM2空间模拟器1602
24.5.2KM3空间模拟器1603
24.5.3KM4空间模拟器1604
24.5.4KM5空间模拟器1608
24.5.5KM5A空间环境试验设备1609
24.5.6KM6载人航天器空间环境试验设备1610
24.5.7KM8空间模拟器1616
24.6国外空间热环境设备1617
24.6.1约翰逊航天中心SESL设备1617
24.6.2格伦研究中心SPF设备1618
24.6.3洛克希德·马丁的大型空间环境模拟器1620
24.6.4休斯航天和通信公司大型热真空设备1620
24.6.5欧洲太空局的空间环境模拟器1621
24.6.6俄罗斯国家航天集团空间环境模拟器1622
24.6.7日本宇宙航空研究开发机构的空间环境模拟器1623
24.6.8印度空间研究组织大型模拟器1623
24.7热沉及温控底板结构1625
24.7.1热沉结构形式1625
24.7.2鱼骨式热沉1625
24.7.3夹层板式热沉1628
24.7.4温控底板1632
24.8热沉液氮流程设计1632
24.8.1液氮流程重要术语1633
24.8.2液氮开式沸腾流程1634
24.8.3单相密闭液氮流程1634
24.8.4液氮流程主要部件1635
24.8.5液氮流程设计计算1641
24.8.6热沉降温时间1648
24.9热沉气氮调温流程设计1649
24.9.1气氮调温流程原理1650
24.9.2调温流程设计1651
24.9.3国外大型热真空设备氮气调温流程1652
24.10热沉导热油流程设计1654
24.11红外加热笼设计1657
24.11.1角系数法计算红外加热笼1657
24.11.2蒙特卡罗方法计算红外加热笼1660
24.12太阳模拟器1662
24.12.1太阳模拟器的结构原理1663
24.12.2太阳模拟器的设计1664
24.12.3太阳模拟器真空容器窗口的设计1670
24.12.4各国太阳模拟器简介1673
24.13航天器热环境模拟设备通用技术条件1676
24.13.1术语和定义1676
24.13.2技术要求1678
24.13.3结构设计要求1680
24.13.4制造要求1684
24.13.5安全防护要求1686
24.13.6检验规则1686
24.13.7主要技术参数的测试方法1687
第25章真空中沉积薄膜刘玉魁
25.1真空中沉积薄膜应用与分类1690
25.1.1真空中沉积薄膜的应用1690
25.1.2薄膜分类1692
25.2真空蒸发镀膜1694
25.2.1真空蒸发镀膜原理1694
25.2.2蒸发源1694
25.2.3蒸发镀膜相关数据1698
25.2.4小平面源、点源在平行平面上蒸发膜厚计算1702
25.2.5蒸发卷绕式镀膜机1703
25.3真空溅射镀膜1704
25.3.1离子溅射基本原理1704
25.3.2二极直流溅射1707
25.3.3三级溅射1708
25.3.4直流偏压溅射1708
25.3.5射频溅射镀膜1709
25.3.6离子束溅射镀膜1710
25.3.7对向靶等离子体溅射镀膜1711
等
参考文献2323
致谢2340