技术-真空技术基础

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1、第一章真空技术基础引言：公元前460・370年间大哲学家德莫•克利特认为世界的本源应是由原子和虚无组成，且原了在虚无屮做永恒的运动，但是他这一哲学观点却遭到生活在公元前384-322年间的另一位大科学家亚里士多德的强烈反对和排斥，亚里士多德则认为虚无绝不可能存在，因为空间必须有物质性才能够相互作用，所以空间决不会熄无到没有任何物质存在，另外亚里士多徳还认为，空间必须是一个有-作用存在的、连续的物质实体。这就意味着亚里士多徳完全否定了徳莫.克利特的批界的本源是由原子和虚无纽成且原子在虚无屮做永恒的运动这一秤了观点。由于亚里士多德和德莫克利特二人的观点截然相反又都是当时的权威

2、人士，故此二人的观点在以后的儿千年里逐渐形成了两个完全不同的派系，这两个派系Z间的争吵一直延续到公元十七世纪。十七世纪的酋方国家山于文艺复兴和工业革命使得社会发展迅猛,特别是工业革命促使西方各国经济发展迅速，蒸汽机的发明和广泛应川促使煤矿业也迅猛发展，社会对煤炭的需求人人增加。由于当时生产力的限制，挖煤、采矿主要依靠人力维持，技术的落示使得矿井中经常漏雨渗水，使得矿井内积水成灾事故频繁发生，严匝阻碍了煤矿业的正常发展，于是有人发明了抽水泵用它来排除矿井中的积水，就在便用过程当中工程师们就发现了一个奇怪的现象，无论如何改进抽水机的设备和楮度都无法将水抽到10米以上的高度，这

3、个奇怪的问题一直困绕着当时的工程师们在百思不得其解的前捉下便有人带着这个问题去请教当时的著名科学家伽利略。这个问题也引起了伽利略的高度兴趣，伽利略最终认为，一、抽水机之所以能将水抽送到10米高的位置,那是因为抽水机管内气体被抽出后管内部所形成的“真空力”导致的结果；二、抽水机Z所以不能将水输送到10米以上更高的位置，那是因为“真空力”的大小是有有限度的缘故。那时的伽利略己经年边多病没有精再力去深刻的研究他提出来的具它有关“真空力”这个问题，在指岀这两点示便把这个问题交给了他的一个于生拖里拆利，并提示他如果水有这么一个高度限制那么其它液体也一定冇一个类似的高度限制，并仇其液

4、体密度越人则高度越低，于是拖里拆利按照这个提示思路展开了这方面的研究工作。与此同吋，原子论学说在理论界逐渐壮大起來，因此主观上承认真空客观存在得人也逐渐多了起來。在公元1640年前后以数学家、天文学家辈尔梯为代表的且承认虚空存在的一纽人进行了一个通过“制造一个真空”来证明真空的客观存在性的实验过程，实验思路是这样的：他们给一个大约10米高的铅管上端带冇塞了的玻璃钟罩里注满了水,然后放在墙角并给下端堵上一个塞子后放在一个装满水的木桶里，然后再打开了下端的塞子，预想水在重力作用下会下流到铅管下的木桶中，而铅管中的水柱上方就会岀现一段真空区，但这个实验结果却是最终什么也没有发牛

5、变化，实验遭到失败而没有达到他们所预期的目的。示来此事被托里拆利得知后并按照伽利略的提示将水改为水银、将铅管改为玻璃管在1644年前后成功的进行了以他的名字命名的著名实验即托里拆利实验（值得一提的是拖里拆利从没有正式发表过任何关丁这方面的文章）。实验的过程是这样的，他们在一根约一米长的玻璃管里灌满汞然后把开口的一端塞住后倒过來立在一个一•定量的、盛有水银的玻璃槽小然后拿开塞子（注意：是倒过來后立在一个已经盛有一定量的玻璃槽屮），这时玻璃管内的水银就开始从管了内部流到玻璃槽里同玻璃槽内的水银混合起来，当管内汞柱从一米处降到比槽内汞液面高出760亳米吋，汞柱就不再从管里流出而

6、呈现出一个760毫米高的汞柱高度这就是物理学史上著名的拖里拆梨实验。可见拖里拆利实验的冃的是为了证实真空的客观存在性而设计并实验的。在20世纪初，真空技术获得了飞速发展，被广泛应用于军事及民用领域。同样，真空技术也是薄膜制备的棊础。本章将对真空的基本知识、真空的获得、真空的测量等基础知识进行介绍。第一节真空的基本知识一、表示真空程度的单位毫米汞柱(mmHg,mba)、托(ton*)、帕斯卡(Pa)、标准人气压(atm)表1-1几种压强单位的换算关系单位帕(Pa)托(lorr)毫巴(mba)标准大气压(atm)IPa17.5x10“lx](y29.87x1O'6ltorr1

7、33.311.3331.316x10-3Imba1000.7519.87x1O'4latm1.O13X1O57601.013x1()31二、真空区域的划分粗真空lxl(P〜1X102〃低真空1X102〜1x10"Pa髙真空1x10"〜lxlO'Pa超高真空vixl()fPa极高真空<1x10⑴Pa真空各区域的气体分子性质不同，粗真空下，气态空间近似为人气状态，气体分子以热运动为主，分子之间的碰撞非常频繁；低真空是气体分子的流动逐渐从黏滞留状态向分子状态过渡，此时分了Z间和器壁Z间的碰撞次数差不多；当达到高真空时，气体分了的流动