70真空技术基础知识.docx

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第七单元真空技术7-0真空技术基础知识
“真空”是指气体分了密度低于一个大气压的分子密度稀薄气体状态。真空的发现始于1643,那年托利
拆利(E.TorriccIli)做了有名的大气压力实验，将一端密封的长管注满水银倒放在盛有水银的糟里时，发现了水银柱顶端产生了真空，确认了真空的存在。此后，人们不断致力于提高真空度，随着科学技术的发展，现在已经能够获得低于10-'P°a的极高真空。
在真空状态下，由于气体稀薄，分了之间或分子与其它质点之间的碰撞次数减小，分了在一定时间内碰撞于表面上的次数亦相对减小，这导致其有一系列新的物化特性，诸如热传导与对流减小，氧化作用小，气体污染小，气化点降低，高真空的绝缘性能好等等，这些特征使得其空特别是高真空技术已发展成为先进技术之一，目前，在高能粒了加速器、大规模集成电路、表面科学、薄膜技术、材料工艺和空间技术等科学研究的领域中占有重要地位，被广泛应用于工业生产，尤其是在电子工业的生产中起着关键的作用。
一、真空物理基础1.真空的表征表征其空状态下气体稀薄程度的物理量称为其空度。单位体积内的分了数越少，气体压强越低，真空度越高****惯上采用气体压强高低来表征真空度。
在SI单位制中，压强单位为牛顿/米2(N/m2)：
1牛顿/米2=1帕斯卡(Pasca),(7-0-1)帕斯卡简称为帕(Pa),由于历史原因，物理实验中常用单位还有托(Torr)。
1标准大气压(atm)=1.0135xl05(Pa),1托=1/760标准大气压(7?0-2)
1托=133.3帕斯卡低真空(1(P?10」Pa)、高真空(10「'?10一6pa)、超高真空(IO%?10"°Pa)和极高真空(低于10_|°Pa)o
20世纪70年代进一步提高到的宽达20个数量级的真空度范围，并随着某些新技术、新材料、新工艺的应用和开拓，将进一步接近理想的真空状态。
3.描述真空物理性质的主要物理参数(1)分子密度：用于表示单位体积内的平均分子数。气体压强与密度的关系为
p—nkT(7-0-3)
其中〃为分子密度，&为玻耳兹曼常数，r为气体温度。
(2)气体分子平均自由程：平均自由程是指气体分了在连续两次碰撞的间隔时间里所通过的平均距离。对同一种气体分了的平均自由程为
其中b为分了直径。由（7-0-4）式可知，气体分子的平均日由程与气体的密度〃成反比因而它将随着气体压力的下降而增加。在气体压强低于O.OIPa的情况下，气体分子间的碰撞几率己很小，气体分子的碰撞主要是
其与容器器壁之间的碰撞。
（3）单分子层形成时间：指在新鲜表面上覆盖一个分子厚度的气体层所需要的时间。一般，真空度越
高，干净表面吸附一层分了的时间越长，从而可较长时间地维持一个干净的表面。单位表面积上气体分了的吸附频率V/与压强p的关系为
3.5X1022八7/2,、v=一7p分子/cm"s（7