Transcript 實驗室常用機械水電及氣體管線之介紹

實驗室常用機械、水電、氣
體管路介紹
劉奕成
大綱
• 機械加工
• 實驗室的電源供應
• 實驗室的冷卻水系統
• 實驗室的氣體
機械加工
為何要學機械加工？
• 特殊規格
• 臨時需要
• 瞭解加工的限制
請參加機械加工訓練
認識加工機具
• 鑽床 Drill Press
• 車床 Lathe
• 銑床 Milling Machine
• 帶鋸機 Band Saw
鑽床 Drill Press
銑床 Milling Machine
銑床的功能
Face Milling 銑面
Mill a slot 銑溝
車床 Lathe
Center drill 中心鑽
Drill 鑽孔
Facing 銑面
銑床和車床的比較
•銑面:
銑床可銑面積較大的平板或溝槽。
車床可銑軸對稱的面。
•固定: 銑床固定物體於平移台，刀具轉。
車床固定物體於旋轉台，刀具不轉。
車床
銑床
Band Saw
帶鋸機
Saw a curve
常用加工刀具(一)
常用加工刀具(二)
攻螺絲加工
攻螺絲：欲將已有的孔做出螺紋以利組裝，這時就需用螺絲攻或機
器來做出螺紋。與鑽孔不同的是，攻螺絲的機器必須能使
螺絲攻正反轉，以切斷切屑並退出孔，而鑽孔則無論進刀
或退刀鑽頭旋轉的方向都一樣。
常用螺絲攻組介紹
SHC Screws and Set Screws
機械加工的安全
•要經過合格的訓練
•需要有兩人結伴方得進入學生工廠。
•戴上安全眼鏡，防止鐵屑飛入眼睛；
並除去身上多餘物品，以免發生危險。
•勿戴手套；長髮者要戴髮套。
超音波清洗機使用方法
清洗前：先將待清洗原件細部分解，並將
其標籤紙去除，再以去漬油（或
工業級甲醇）清除元件上之黏漬
及油污。
清洗時：將細小元件放入洗衣袋內，大型
元件則放在清洗機內部即可，倒
入一瓶蓋的冷洗精，再放入清水
至清洗機八分滿，轉動定時開關
至10~15分鐘，清洗完畢後將水
倒掉，再放入清水重複清洗10~
15分鐘，共兩次。
清洗後：先用擦拭紙將多餘水分擦拭乾淨
，再用吹風機吹乾，方可使用。
實驗室電、水與氣體管路系統
對於一個電/水/氣體迴路：
V
I
R
壓力 (V)
流量(I) =
阻抗 (R)
串聯：R = R1 + R2 + R3...
1
1
1
1
並聯： =
+
+
...
R R1 R2 R3
傳輸介質長度(L)
阻抗 (R) ~
橫截面 (S)
實驗室的電源供應系統
•室內配線基本概念
•各儀器與其所需之電源
原分所區325無塵室電源控制箱
中大區310無塵室電源控制箱
供電方式
(1)單相二線式
(2)單相三線式：此系統電壓為
110/ 220 V(中性線接地)，
同時可供應兩種單相電壓。
(3)三相四線式
單相與三相電源
電源需求
單相220VAC電源 :
Verdi, INDI, Quanta Ray Pro-series
三相220VAC電源 :
Scroll pump
單相110VAC電源 :電腦, 冰水機…
電源需求-單相電源
電源需求-三相電源
BOC Edwards
Scroll pump
200VAC
3-phase
2.8A
325無塵室電源系統配置圖
使用無塵室電源重要提醒
1. 實驗室牆壁上的電源接地線有60 Hz雜訊，所以嚴格
規定，實驗室內所有實驗的儀器（含光學桌接地）
都應一律使用內部110 V電源（即走電箱來的，而非
牆壁上的插座），不能有任何一個遺漏，否則就會
污染所有的系統！牆壁上的插座電源只能給插頭沒
有接地線的電器或獨立電器使用（例如防潮箱、小
除溼機、監視攝影機、及工作桌電源）。
2. 加任何新儀器時，必須注意其電力使用符合電工規
定，不得任意加多孔延長線來使用。
實驗室的冷卻水系統
• 外循環水與內循環水的概念
• 冰水機
• 各類水管接頭之介紹
外循環水與內循環水的概念
Laser rod
內循 環水
熱 交換
外 循環水
外循環水與內循環水
內循環水
外循環水
外循環水
Quanta Ray Pro 250
325無塵室外循環冷卻水配置圖
外循環水管線
冰水機
（冷卻crystal）
冰水 機
Crystal
去 離子 水
冰水機
（冷卻Ti:sapphire Crystal）
各種水管接頭之介紹
1/4接頭
T接頭
管牙插心
各種水管接頭之介紹
流量計Flow meter
流量計Flow meter的構造
實驗室使用的氣體
• 原分所所內乾燥氮氣
• 中大310實驗室自製乾燥空氣
• 實驗用高壓高純度鋼瓶
原分所乾燥氮氣
•
•
•
乾燥用途: Laser purge, 自製防潮箱(壓力 7 psi)
破真空: 壓力 40 psi
purge雷射系統一定要加流量計來控制！雷射系統的
purge 有兩方面，一是用來排除灰塵，特別是第二級
放 大 器 的 pump beam 部 份 ， 正 常 應 將 流 量 設 在 0.5
SCFH (Standard Cubic Feet Per Hour)，二是用來排
除水氣，尤其是防止雷射晶體或倍頻晶體結水，正常
應將流量設在 0.2 SCFH。
1 psi = 0.07 atm ;
7 psi = 0.5 atm ;
40 psi = 2.8 atm ;
原分所乾燥氮氣與流量控制
中大區310乾燥空氣空壓機
破真空與雷射系統 purge
高壓高純度鋼瓶氣體
•
•
•
•
•
Ar
H2
He
N2
Xe
99.995%
99.995%
99.995%
99.998%
99.995%
高壓鋼瓶固定
高壓鋼瓶務必鎖在鋼瓶架上
不得有隨意放置的情況。
電動氣動閥開關
電動氣動閥使用實驗
組剩餘的惰性氣體，
壓力設定在80 psi
Swagelok
Swagelok的接法
Swagelok的連接不該纏鐵氟龍膠帶或以熱熔槍來防漏。
各種材質的管子
氣體壓力調節閥Regulator
單段式調節閥
Regulator的構造
高壓氣體鋼瓶接頭的規格
•分為美規CGA(Compressed Gas
Association)、日規等。
•不同的氣體鋼瓶配有不同型號的接
頭，目的是防止不同的氣體反應。
如:Argon-6000 psi的接頭為 CGA677 。
•實驗室使用規格:
CGA-580
安裝Regulator
1. 將Regulator 輸入端接到鋼瓶的CGA接頭上。
2. 將Regulator 輸出端以Swagelok接到管路上。
3. 將Regulator 壓力調節鈕反時針方向轉到鬆。
4. 打開鋼瓶閥門。
5. 檢查Regulator 的兩個壓力計。
6. 將Regulator 壓力調節鈕順時針方向慢慢轉到所要
的壓力。
7. 如果輸出壓力太大，應先做 3.的動作，再打開
洩氣閥把管線中的氣體洩掉，再做 6.的動作。
Regulator與Swagelok安裝完成後應以肥皂水來進行
測漏，避免因漏氣而造成氣體浪費。
安裝Regulator
OUT
Nozzle
安裝Regulator
OUT
Nozzle
安裝Regulator
原分所內液態氮填充
原分所一樓可填充大型液態氮桶
實驗室內液態氮填充
使用藍色的閥門
實驗室內液態氮填充
光學桌
Modern optical tables are typically made of top and
bottom sheets of steel, aluminum, or carbon fiber,
separated by a thick honeycomb lattice structure for antivibration.
光學桌腳
Non-Isolating Rigid Legs
Equipment requiring non-isolated, high
rigidity platforms.
Experiments requiring table to table beam
pointing.
Pneumatic Isolators
High-resolution experiments and
processes.
Electro-optical experiments and systems.
Interferometry, spectroscopy applications
避震
Put the absorber at the bottom of scroll pump
to absorbing vibration.
避震
Using acrylic box to prevent vibration from air.
END
Thanks for your attention!