真空的四個等級

2022/06/15

為了研究真空和實(shí)際應(yīng)用的方便，常把真空劃分為粗真空、低真空、高真空和超高真空四個等級。隨著真空度的提高，真空的性質(zhì)將逐漸變化，并經(jīng)歷由氣體分子數(shù)的量變到真空質(zhì)變的過程。

（1）粗真空（10⁵～10²Pa）

在粗真空狀態(tài)下，氣態(tài)空間的特性和大氣差異不大，氣體分子數(shù)目多，并仍以熱運(yùn)動為主，分子之間碰撞十分頻繁，氣體分子的平均自由程很短。通常，在此真空區(qū)域，使用真空技術(shù)的主要目的是為了獲得壓力差，而不要求改變空間的性質(zhì)。電容器生產(chǎn)中所采用的真空浸漬工藝所需的真空度就在此區(qū)域。

（2）低真空（10²～10^-1Pa）

在低真空狀態(tài)下，每立方厘米內(nèi)的氣體分子數(shù)為1018～1018個。氣體分子密度與正常大氣壓有很大差別，氣體中的帶電粒子在電場作用下，會產(chǎn)生氣體導(dǎo)電現(xiàn)象。這時，氣體的流動也逐漸從黏稠滯流狀態(tài)過渡到分子狀態(tài)，這時氣體分子的動力學(xué)性質(zhì)明顯，氣體的對流現(xiàn)象完全消失。因此，如果在這種情況下加熱金屬，可基本上避免與氣體的化合作用，真空熱處理一般都在低真空區(qū)域進(jìn)行。此外，隨著容器中壓強(qiáng)的降低，液體的沸點(diǎn)也大為降低，由此而引起劇烈的蒸發(fā)，而實(shí)現(xiàn)所謂"真空冷凍脫水"。在此真空區(qū)域，由于氣體分子數(shù)減少，分子的平均自由程可以與容器尺寸相比擬，并且分子之間的碰撞次數(shù)減少，而分子與容器壁的碰撞次數(shù)卻大大增加。

（3）高真空（10^-1~10^-6 Pa）

在高真空狀態(tài)下，氣體分子密度更低，容器中分子數(shù)很少。因此，分子在運(yùn)動過程中相互碰撞很少，氣體分子的平均自由程已大于一般真空容器的線度，絕大多數(shù)的分子與器壁相碰撞。因而在高真空狀態(tài)蒸發(fā)的材料，其分子（或微粒）將按直線方向飛行。另外，由于容器中的真空度很高，容器空間的任何物體與殘余氣體分子的化學(xué)作用也十分微弱。在這種狀態(tài)下，氣體的熱傳導(dǎo)和內(nèi)摩擦已變得與壓強(qiáng)無關(guān)。

（4）超高真空（<10^-6 Pa）

在超高真空狀態(tài)下，每立方厘米的氣體分子數(shù)在100個以下。分子間的碰撞極少，分子主要與容器壁相碰撞。超高真空的用途之一是得到純凈的氣體，其二是獲得純凈的固體表面。此時氣體分子在固體表面上是以吸附停留為主。

利用真空技術(shù)可獲得與大氣情況不同的真空狀態(tài)。電子材料、電子元器件和半導(dǎo)體集成電路的研制和生產(chǎn)與真空技術(shù)有著密切的關(guān)系。真空技術(shù)已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和高新技術(shù)的研究等領(lǐng)域。