《真空技术基础》课件

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1、第二章真空技术基础真空与薄膜材料与技术有何关系？?几乎所有的现代薄膜材料制备都需要在真空或较低的气压条件下进行?都涉及真空下气相的产生、输运和反应过程?了解真空的基本概念和知识，掌握真空的获得和测量技术基础知识?是了解薄膜材料制备技术的基础！真空蒸发、溅射镀膜和离子镀等常称为物理气相沉积（PhysicalVaporDeposition,PVD)基本的薄膜制备技术。它们均要求沉积薄膜的空间要有一定的真空度。因此真空技术是薄膜制备技术的基础，获得并保持所需的真空环境，是镀膜的必要条件。所以，掌握真空的基本知识是

2、必要的。2.1真空基本知识2.1.1真空的基本概念及特点真空（Vacuum）的概念：利用外力将一定密闭空间内的气体分子移走，使该空间内的气压小于1个大气压，则该空间内的气体的物理状态就被称为真空。在真空科学里所定义的真空是压强“低于一个标准大气压（101.325kPa）的气体状态”。注意：真空，实际上指的是一种低压的、稀薄的气体状态，?而不是指“没有任何物质存在”！真空是一种气体状态（并非一无所有）。所以有人把真空认为是什么物质也不存在的，即所谓的“绝对真空”那是错误的。现代真空技术的极限：在超高真空极限10-

3、11～10-12Pa压强下，每立方厘米中仍有33～330个气体分子。思考题：常温常压下，每cm3空间内有多少个气体分子？在标准状态，即0℃，1标准大气压下每立方厘米有2.687×1019个气体分子，可由Avogadro常数进行推算(6.02×1023个/22.4×103cm3≈2.7×1019个/cm3)在真空技术中，常用“真空度”这个习惯用语和“压强”这一物理量表示某一空间的真空程度。所谓真空度，就是指低压空间中气态物质的稀薄程度。气体的压力越低，其稀薄程度越大，也就是真空度越高。因此，低压力与高真空或高压力与低

4、真空，在含义上是完全相同的。这一点千万不要弄混。真空度的计量采用与压强相同的方法和单位。如：“毫米汞柱（mmHg）”指在0℃，1毫米水银柱作用在单位面积上的力。1958年，为了纪念意大利物理学家托里拆里，用“托（Torr）”代替了毫米汞柱。1托就是指在标准状态下，1毫米汞柱对单位面积上的压力，表示为1Torr＝1mmHg。2.1.2真空度测量单位1971年国际计量会议正式确定“帕斯卡”作为气体压强的国际单位。1Pa＝1N/m27.5×10-3Torr。1Torr=133.32Pa在实际工程技术或国内外文献中，几种

5、非法定计量单位（Torr（托），mmHg（毫米汞柱），bar(巴)，atm（标准大气压），psi（磅力每平方英寸）等）仍有采用。目前标准大气压定义为：在0℃，水银密度＝13.59509g/cm3，重力加速度g＝980.665cm/s2时，760mm水银柱所产生的压强为1标准大气压，则1atm＝1.01325×105Pa工程大气压（at）：1at=1kgf/cm2=9.80665×104Pa表2-1几种压强单位的换算关系单位帕/Pa托/Torr毫巴/mba标准大气压/atm1Pa1Torr1mba1atm1133.

6、31001.013×1057.5×10-310.757601×10-21.33311.013×1039.87×10-61.316×10-39.87×10-41英制单位：用英寸（inch，吋）汞柱和普西（Poundspersquareinch（psi）磅/平方英尺（磅/吋2））两种单位。1英寸汞柱（inchHg）＝3.3864×103Pa1普西（psi）＝6.8948×103Pa真空单位换算关系单位帕（Pa）托（Torr）微巴（ba）大气压（atm）工程大气压普西（Psi）1帕（1牛顿/米2）17.5006×10-

7、3109.8692×10-61.0197×10-51.4503×10-41托（1毫米汞柱）133.3211.3332×1031.3158×10-31.3595×10-51.9337×10-21微巴（1达因/厘米2）10-17.5006×10-419.8692×10-71.0197×10-61.4503×10-51大气压1.0133×1057601.0133×10611.033214.6961工程大气压（1千克力/厘米2）9.8067×104735.569.8067×1059.6784×10-1114.2231普西（

8、1磅/英寸2）6.8948×10351.7156.8948×1046.8046×10-27.0307×10-212.2真空区域的划分及不同真空状态下气体的性质为了研究真空和实际使用方便，常常根据各压强范围内不同的物理特点，把真空划分为以下几个区域。低真空区域：1×105～1×102Pa（760～1Torr）中真空区域：1×102～1×10-1Pa（1～10-