超高真空简介

超高真空简介

1.1稀薄气体的基本性质

真空就是指给定空间内气体的密度小于标准大气压所对应气体密度的状态。在稀薄气体情况下，分子间的平均自由程很大，分子间的相互作用完全可以忽略，可以应用各种理想气体的定律。气体密度与真空度成反比，气体密度减小后会出现很多有用的性质。比如减少带电粒子在电场、电磁场或磁场作用下运动的碰撞损失；延长固体表面沉积气体分子层的时间，进而研究清洁表面和测定气体层的作用；气体化学活泼度有所降低，有利于贮存活性金属和应用其特性；改变大气压下靠分子间相互作用发生的物理过程，当气体的密度减小到分子之间相互作用不再是输运的主要原因后，物理过程就发生极大变化。

这种特定的真空状态与人类赖以生存的大气状态相比较，主要有如下几个基本特点:

（1）真空状态下的气体压力低于一个大气压，因此，处于地球表面上的各种真空容器中，必将受到大气压力的作用，其压强差的大小由容器内外的压差值而定。由于作用在地球表面上的一个大气压约为10135N/m2，因此当容器内压力很小时，则容器所承受的大气压力可达到一个大气压。不同压强下单位面积上的作用力。

（2）真空状态下由于气体稀薄，单位体积内的气体分子数，即气体的分子密度小于大气压下的气体分子密度。因此，分子与分子之间、分子与其他的质点(如电子、离子等)之间及分子与各种表面(如器壁)之间的相互碰撞次数相对减少，使得气体的分子自由程变大。

（3）真空状态下由于分子密度的减小，因此做为组成大气组分的氧、氢等气体含量(也包括水分的含量)也将旧对减少。

1.2超高真空的应用

超高真空（109mBar 以下）超高真空的用途主要有两个。用途一是可以先抽至超高真空

再充气来得到纯净气体，这方面最有关系的是可控热核聚变反应。用途二是可以得到纯净的固体表面，来进行表面物理的研究。

1.3 超高真空的发展前景与问题

随着科学技术的发展、特别是近年来计算机和微电子学、生物工程、材料科学、表面科学、航夭和航海工程等高技术科学的发展，对真空科学要求越来越高。真空科学做为这些高技术发展不可缺少的技术必将起到更加重要的作用。例如，在目前微电子学及其纳米级电子材料和元器件的发展中，对真空系统不仅要求采用高真空、超高真空和真空气氛清洁无油.而且要求耐腐蚀、耐粉尘。为了适应这些要求，在真空获得设备中制造各种干式泵、耐腐蚀泵，进一步发展磁悬浮式分子泵和能够避免强磁场及等离子体对涡输分子泵金属转子产生涡流发热的用陶瓷做成转子的新型分子泵，是很必要的。在真空测量方面，我国与国外也存在较大的差距.主要表现在真空规管的结构，电子线路的设计，集成电路和自动换挡及数字显示等新技术的采用上。因此尽快的改变我国真空测量仪器的现状，促进这一技术向多用化、自动化及体积小、外形美等方面发展，也是一个重要的问题。