真空的含义及特点

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1、1、真空的含义及特点    在真空科学中，真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态。人们通常把这种稀薄的气体状态称为真空状况。这种特定的真空状态与人类赖以生存的大气在状态相比较，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，如表1所示。    （2）真空状态下由于气体稀薄，单位体积

2、内的气体分子数，即气体的分子密度小于大气压力的气体分子密度。因此，分子之间、分子与其他质点（如电子、离子等）之间以及分子与各种表面（如器壁）之间相互碰撞次数相对减少，使气体的分子自由程增大。表2给出了常温下大气分子平均自由程与大气压力的关系。表1不同压力下单位面积上的作用力压力(Pa)作用力(kg/cm2)压力(Pa)作用力(kg/cm2)1051．033285×1036.79755×10-25×1046.79755×10-11×1031.35951×10-23×1044.07853×10-15×1026.79755×10-31×1041.35951×10-11×10

3、21.35951×10-3表2常温下大气分子平均自由程与大气压力的关系大气压力(Pa)平均自由程(cm)大气压力(Pa)平均自由程(cm)1056.5×10-61×10-35×1021035×10-41×10-65×10-51025×10-31×10-95×1081×10-15×1001×10-45×1013(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)也将相对减少。表3给出了标准大气的成份。表1标准大气的成分成分分子量容积百分比重量百分比分压强（托）N2（氮）28.01347.08475.520593.44O2（氧）3

4、1.998820.94823.142159.20Ar（氩）39.9840.9341.2887.10CO2（二氧化碳）44.009953.14×10-24.8×10-22.4×10-1*Ne（氖）20.1831.82×10-31.3×10-31.4×10-2He（氦）4.00265.24×10-46.9×10-94.0×10-3Kr（氪）83.801.14×10-43.3×10-48.7×10-4Xe（氙）131.308.7×10-63.9×10-36.6×10-5H2（氢）2.015945×10-53.5×10-64×10-4CH4（甲烷）16.043032×10-4

5、1×10-41.5×10-3N2O（氧化二氮）44.01285×10-58×10-44×10-3O3（臭氧）47.9982夏：0~7×10-60~1×10-50~5×10-5*冬：0~2×10-60~0.3×10-50~1.5×10-5*SO2（二氧化硫）64.06280~1×10-40~2×10-40~8×10-4*NO2（二氧化氮）46.0550~2×10-60~3×10-690~1.5×10-5*NH3（氨）17.030610~痕迹量0~痕迹量0~痕迹量CO（一氧化碳）28.010550~痕迹量0~痕迹量0~痕迹量I2（碘）253.80880~1×10-60~9

6、×10-50~8×10*6*    *表示随时间、地点而变化的值    真空的这些特点、已被人们在丰富的生产与科学实验中加以利用，这一点我们将在下节中详述。2、不同真空状态下的真空工艺技术    随着气态空间中气体分子密度的减小，气体的物理性质发生了明显的变化，人们就是基于气体性质的这一变化，在不同的真空状态下、应用各种不同的真空工艺、达到为生产及科学研究服务的目的。目前，可以说，从每平方厘米表面上有上百个电子元件的超大规模集成电路的制造，到几公里长的大型加速器的运转，从民用装饰品的生产到受控核聚变、人造卫星、航天飞机的问世，都与真空工艺技术密切相关。不同真空状态下所

7、引发出来的各种真空工艺技术的应用概况如表4所示。表4不同真空状态下各种真空工艺技术的应用概况真空状态气体性质应用原理应用概况粗真空105~103（Pa）760~10（Torr）气体状态与常压相比较只有分子数目由多变少的变化，而无气体分子空间特性的变化．分子相互间碰撞频繁利用真空与大气的压力差产生的力及感差力均匀的原理实现真空的力学应用1.真空吸引和输运固体、液体、胶体和微粒；2.真空吸盘起重、真空医疗器械；3.真空成型，复制浮雕；4.真空过滤；5.真空浸渍。低真空103~10-1（Pa）10~10-3（Torr）气体分子间，分子与器壁间的相互碰撞不相