第二章真空技术 2.1真空的基本知识 2.2真空的获得 2.3真空的测量 电子神枝大学 1956 University ef Electroaic Science and Technology ef China
第二章 真空技术
2.1真空的基本知识 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。 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” 宇宙真空：宇宙空间内存在的真空 因此，真空可分为 人为真空：利用真空设备获得的容器内真空 现代真空技术的极限：每cm空间内仅有数百个气体分子 →对应气压≈10-11Pa 电子料战女学 UniersityfrScincend fChina
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。 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” 因此，真空可分为 宇宙真空：宇宙空间内存在的真空 人为真空：利用真空设备获得的容器内真空 11 10 Pa 对应气压 3 现代真空技术的极限：每cm 空间内仅有数百个气体分子
2.1.1真空度的单位 ◆真空度采用气体压强表征令真空度的单位=气体压强的单位 →注意：真空度和气压的意义相反→令真空度↑意味着气压↓ 国际单位制(MKS制，即SI制)→Pa=lN/m2 厘米克秒制(CGS制)→1bar=106dyne/cm2 →主要单位制 英制(FPS制)→1PSI=11bf/in2 毫米汞柱制(mmHg制)→1torr=1mmHg=l/760atm →换算基础： 1N=105dyne=0.2251bf 1atm=760 mmHg(torr)=1.013X 105 Pa=1.013 bar=15 PSI 1mTorr=0.133 Pa 色子科越女学 UniersityfEcincedTfChina
真空度采用气体压强表征→令真空度的单位＝气体压强的单位 注意：真空度和气压的意义相反→令真空度↑意味着气压↓ 主要单位制 国际单位制（MKS制，即SI制）→Pa=1N/m 2 厘米克秒制（CGS制）→1bar= 106 dyne/cm2 英制（FPS制）→1PSI=1 lbf/in2 毫米汞柱制（mmHg制）→1torr=1mmHg=1/760atm 换算基础： 1N= 105 dyne=0.225lbf 1atm=760 mmHg(torr)=1.013× 105 Pa=1.013 bar=15 PSI 1mTorr= 0.133 Pa 2.1.1 真空度的单位
2.1.2真空区域的划分 真空区域：为了研究真空和实际应用的便利； →划分依据：按照各个压强范围内气体运动特征的不同进行划分： →划分准则：理论上，可依据Knudsen数的不同进行划分 相关物理： 1)Knudsen数（克努森数） 一气体分子的平均自由程 Kn D 一流场特征尺寸（如：管径，真空腔尺寸) 物理意义：是描述稀薄气体流动状态的准数！ →分子平均自由程大于流场特征尺寸时的气流称为Knudsen流 粘滞流（层流、Poiseuille流） 粘滞分子流 分子流（自由分子流、Knudsen流） Km<0.01 0.01 Km=0.01-1 K>>1 色子科越女学 UniersityfrScincend fChina
真空区域：为了研究真空和实际应用的便利； →划分依据：按照各个压强范围内气体运动特征的不同进行划分； →划分准则：理论上，可依据Knudsen数的不同进行划分 相关物理： 1） Knudsen数（克努森数） —气体分子的平均自由程 —流场特征尺寸（如：管径，真空腔尺寸） 物理意义：是描述稀薄气体流动状态的准数！ →分子平均自由程大于流场特征尺寸时的气流称为Knudsen流 K n D 2.1.2 真空区域的划分
2.1.2真空区域的划分 2)理想气体状态方程 n PV= RT 式中： M n一分子密度（个/m3): k一玻尔兹曼常数， 1.38×10-23J/K P一气体压强(Pa); T一气体温度(K); V一气体体积(m3): m一气体质量(kg); M一气体分子量(kg/mol);R一普适气体常数， R=Nk =8.314J /mol.K W4一Avogadro'常数，6.02×1023个/mol n= P→A小ogadro定律： k 一定温度、压力下，各种气体单位体积内含有的分子数相同 色子科枝女学 UniersityfScinend Tf China
2.1.2 真空区域的划分 ,PV m P nkT RT M 式中： n—分子密度（个/m³）； k—玻尔兹曼常数， P—气体压强（Pa）； T—气体温度（K）； V—气体体积（m³）； m—气体质量（kg）； Ｍ—气体分子量（kg/mol）;R—普适气体常数， 8.314 / mol K; R N k J A 23 1.38 10 / J K 23 . mol NA—Avogadro常数，6 02 10 个/ P n Avogadro kT 定律： 一定温度、压力下，各种气体单位体积内含有的分子数相同 2）理想气体状态方程