2.13. Проводимость каналов

Отверстие в бесконечно тонкой пластине можно рассматривать как своего рода канал, соединяющий два пространства, разделенные этой плоскостью. Такое отверстие можно считать объемом бесконечно малой длины с поперечным сечением А0.

Если за отверстием начинается трубопровод (длиной L и сечением А0), в который поступает газ (фиг. 2.27), то поток газа

в плоскости отверстия при давлении р1 окажется меньшим по сравнению со случаем, когда трубопровод за отверстием отсутствует (т. е. его длина равна нулю). Это связано с трением газа о стенки трубы.

Влияние трения в вязкостных условиях понятно; в молекулярных же условиях, когда определяющими становятся столкновения молекул со стенками, явление трения можно истолковать следующим образом.

Небольшая часть молекул газа, попадающих на вход канала L, поступает непосредственно в отверстие А0, остальные же ударяются о стенки трубопровода. Эти молекулы не сразу отражаются от стенок, а некоторое время удерживаются на поверхности (межмолекулярными силами). Направления их последующего вылета с поверхности стенок описываются рассмотренным выше вероятностным распределением (закон Кнудсена). В связи с этим часть составляющей скорости молекул в направлении Движения теряется. Чем длиннее трубопровод и чем меньше его диаметр, тем больше таких отражений и, следовательно, больше сопротивление течению газа.

Таким образом, импеданс отверстия W0= 1/G0 возрастает на величину W= 1/GL, импеданс канала вакуумной системы выражается формулой

Когда длина трубопровода L уменьшается до нуля, импеданс WL становится равным нулю, а импеданс отверстия W0 остается неизменным. Импеданс отверстия можно не учитывать лишь в тех случаях, когда длина трубопровода намного больше его диаметра.

Теория позволяет вычислить проводимость трубопровода для молекулярных и вязкостных условий; для промежуточных условий проводимость определяется путем интерполяции.