第1章 真空技术的物理基础
在真空技术中，压强所采用的法定计量单位是帕斯卡 （Pascal），系千克米秒制单位，简称帕(Pa), 是目前国
真空特点
1. 与大气有压差。压强低于一个大气压，故需要一个“真 空”容器，即真空设备。该容器在地球上就需要承受一个 大气压力的作用，压力的大小则看容器内外压差。内部为 真空环境的容器，可以认为压差为1个大气压。所以该容 器必需承受大于1个大气压力的作用。 如需获取真空条件，必须研制设计生产真空设备，需 要进行真空获取、测量、气体成分分析，如何有效设计、 防漏、检漏等。 2.分子数密度低。在“真空”下，由于气体稀薄，即单位 体积内的分子数目较少，故分子之间或分子与其它粒子， 如电子、离子之间的碰撞就不那么频繁，明显减少， 分子主要碰撞表面，如容器表面四壁、内部装置的次 数也相对减少。这是真空的最主要的特点。正是如此，各 种真空设备正是利用它进行工作。
蒸 汽 的 临 界 温 度 气 体 的 临 界 温 度
室温
实用上的室温（15~25°C）为准，凡临 界温度高于室温的气体称为蒸汽；低于室 温的则为“永久气体”或“气体”。 如此，则室温下，蒸汽是随时可液化的， 而气体则不能。氮、氢、氩、氧和空气的 临界温度远低于室温，所以在常温下它们 是“气体”。二氧化碳的临界温度与室温 接近，极易液化。 蒸汽是不能满足理想气体方程的，如将容 器体积缩小，则有一部分蒸汽转化成液态， 其压强未增。 以上关于理想气体的概念，只适用于 “永久气体”，不适用于蒸汽。“永久气 体”与蒸汽的区别，在于其所处温度是在 临界温度以上或以下。 对一定的物质，饱和蒸汽压的大小只取决 于温度。 温度越高,蒸汽压越大.
真空技术的应用
简单应用: 白炽灯，日光灯，荧光灯，钠灯，钨灯等。 电真空器件 内部为“真空”环境的电子器件，如：显像管、真空摄像管、 微光管，它们 都需要良好的真空， 主要原因在于：其原理基于利用电场、磁场等来控制电子流的 运动，以达到放大、振荡、显示图像等目的，如果器件中气体 分子较多，电子流就不可避免与分子碰撞，改变运动的规律。 电真空器件一般都有一个电子源，如各种热阴极光电阴极等， 它们都是一些敏感的化学性活泼表面，极易受到气体的“中毒 作用”而失效，只有在真空中才能正常工作。
在25°C的空气情况下 或
P 0 .6 6 7 ( c m P a )
P 常数
0 . 667 P
( cm )
吸附与脱附
处在气体中的表面，以两种重要方式与气体相互作 用，即吸附与脱附。 吸附即分子附着于表面，脱附系分子从表面逸出。 究竟是出现吸附或脱附，则根据具体情况而定。 如果表面是洁净的，置于气体中就出现吸附； 反之，如果它业已吸附大量气体，置于真空中就出 现脱附。气体分子在表面与空间之间的这种相互转 换在真空技术中具有重要的意义。
2) 低真空（1×102~1×10-2Pa） 此时每立方厘米内的气体分子数为1016~1013个。 气体分子密度与大气时有很大差别，气体中的带 电粒子在电场作用下，会产生气体导电现象。 这时，气体的流动也逐渐从粘稠滞留状态过度到 分子状态，这时气体分子的动力学性质明显，气 体的对流现象完全消失。 在此真空区域，由于气体分子数减少，分子的平 均自由程可以与容器尺寸相比拟。并且分子之间 的碰撞次数减少，分子与容器壁的碰撞次数大大 增加。
1) 粗真空（1×105~1×102 Pa） 在粗真空状态下气态空间的特性和大气差 异不大，气体分子数目多，并以热运动为 主，分子之间碰撞十分频繁，气体分子的 平均自由程很短。 通常，在此真空区域，使用真空技术的目 的是为了获得压力差，而不要求改变空间 的性质。电容器生产中所采用的真空浸渍 工艺所需的真空度就在此区域。
简单叙述真空技术的基本理论
详细的内容请看教材。
真空的概念
在真空技术中，“真空”泛指低于一个大气压的气 体状态，换言之，同正常的大气比，是较为稀薄的 一种气体状态. 同正常的大气比, 气体的分子数少，压强低 。 随着海拔高度（离海平面的垂直高度）越高，气体 越稀薄。 通常意义上，在地球上，人能生存的状况都不应称 作真空。 真空应说成低于周围大气压的状态。
4) 超高真空（1×10-6Pa~1×10-10Pa） 此时每立方厘米的气体分子数在1010个以下。 分子间的碰撞极少,分子主要与容器壁相碰 撞。超高真空的用途之一是得到纯净的气 体，其二，是可获得纯净的固体表面。此 时气体分子在固体表面上是已吸附停留为 主。
极高真空（<1×10-10Pa） 此时每立方厘米的气体分子数在108个以下。 分子间的碰撞极少，分子主要与容器壁相碰 撞。极高真空的获得是一项困难的工作，但 是在太空是容易得到的，极高真空可以模拟 太空的环境，在天文和核试验上也需要这样 的真空环境。
T
V
V
V0 T0
T
P
T
3.査理定律 一定质量的气体，如果体 积不变，则气体的压强与 绝对温度成正比。 V=CT 或
V
P
P0 T0
Hale Waihona Puke T 所谓真空是指低于一个大气压的气体空间。同正常的大气相 比，是比较稀薄的气体状态。当气体处于平衡时，可得到描 述气体性质的气体状态方程，即： P=nkT m 或 PV RT
理想气体
从分子运动论的观点，理想气体是指符合下述假说 的一种理论模型： （1） 气体分子本身的体积与它的活动空间即整个 气体体积或容器体积相比，是微不足道的，在考虑 分子的运动时，可以将分子看成几何点。 （2）分子之间没有相互作用力。除了碰撞之外每 个分子的运动是完全独立的，不受其他分子的影响。 低压气体与理想气体很接近，因此在真空技术中 完全可应用理想气体的模型而不必加以任何修正。
两个分子间的相互作用力
处于基态的两个分子之间，存在四种相互作用力。 （1）弥散力 即通常所称的范德瓦尔力，它存在于任何 一对分子之间。气体在低温时液化，就是这个力的作用结 果。弥散力存在于任何两个中性分子之间。 （2）感应力 两个分子中一个或者两个都具有永久电矩 （电偶极矩μ或四极矩χ）时出现的力。这时有电矩的分 子在另一个分子中感应出一个电矩，从而产生相互作用力。 （3）静电力 当两个分子都具有永久电矩时，就出现这 种静电作用力。 （4）价力 相当于将原子结合为分子的力以及分子在 极度接近时出现的短程斥力。 真空技术中常遇气体多为偶极矩及四极矩均为零（μ=0， χ=0）之气体，故主要只存在弥散力及价力，而且主要是 弥散力。
气体分子的平均自由程
气体分子处于不规则的热运动状态，它除与容器壁发生碰撞外，气体 分子间还经常发生碰撞。每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为 “自由程”。这是一个描述气体性质的微观参量。其统计平均值： 1
2 n
2
λ称为“平均自由程”。由此可知，平均自由程与分子密度n和分子直 径 的平方是反比关系。 kT 根据（1- ）式，上式可改写为 2 2 P 此式表明，气体分子的自由程与压强成反比，与温度成正比。 显然，在气体种类和温度一定的情况下
3) 高真空（1×10-2~1×10-6Pa） 此时气体分子密度更加降低，容器中分子数很 少。因此，分子在运动过程中相互间的碰撞很少， 气体分子的平均自由程已大于一般真空容器的限 度，绝大多数的分子与器壁相碰撞，因而在高真 空状态蒸发的材料，其分子（或微粒）将按直线 方向飞行。 另外，由于容器中的真空度很高，容器空间的任 何物体与残余气体分子的化学作用也十分微弱。 在这种状态下，气体的热传导和内摩擦已变得与 压强无关。
真空技术的应用
3. 表面物理中应用 各种表面分析仪器，如低能电子衍射仪，俄歇电子能谱仪， 光电子能谱仪，二次离子质谱仪等，这些仪器可以分析材 料组分，结构，化学组成，污染，掺杂等，可以监视材料 的生长、制作、分解、激活，分析其机理及影响其寿命的 因素。 4. 在原子研究中和利用中的应用。 5. 宇宙航行及空间科学研究。 太空极高真空环境需要在地球上模拟，有许多新的现象， 是大气环境中所没有的。例如没有对流，没有内摩擦。 6. 微电子学的应用 半导体中硅薄膜，超纯硅，提纯，二极管，三极管，PN 结，超大规模，超大规模集成电路等等，都需要真空环境。
n 7 . 2 10
22
P
(个 / m )
3
T
临界温度
对于每一种气体都有一个特定的温度，高于
此温度时，气体无论如何压缩都不会液化， 这个温度称为该气体的临界温度。 也就是说，当一个气体处在临界温度以上时， 无论怎样压缩都不能使其液化；当它处于临 界温度以下时，则可压缩使其液化。
气体和蒸汽
5)
气体分子运动论的基本假设
（1）任何气体均由大量微小的质点组成；对于单一气体， 这些质点是完全相同的。这些微小质点称为分子。 （2）分子尽管很微小，但仍然有一定的体积。因此在运动 时它们相互不断碰撞，且亦与容器器壁碰撞；这些碰撞是完 全弹性的，即无能量损失的。 这就是关于气体构造的分子假说。为了将这一假说构筑成 一个理论体系，气体分子论还假设： （3）分子的运动及碰撞遵从牛顿定律，可以应用经典力学 来处理。 （4）分子的数目是巨大的，而气体的宏观性质是大量分子 的微观性质的统计平均值，可以采用统计学的方法予以求出。
真空的单位
际上推荐实用的国际单位制（SI）。 1Kg×9.80665m/s2=9.80665 牛顿 (Kg.m/s2) 1Pa =1牛顿/平方米=1 Kg /m.s2 1个标准大气压(atm)＝ 0.76m×13595.1Kg/m3×9.80665m/s2= =101325牛顿／m2=101325Pa=1.01325×105Pa 1个标准大气压=760mmHg高 1毫米泵柱（mmHg）=133.322pa 1mmHg=1.00000014Torr 1托（Torr）=1/760 atm=133.322Pa; 巴（bar） 1bar=105Pa 毫巴 1mbar=100Pa
真空技术及真空计量基本知识
第二章 真空计量基本知识一、真空1.1 真空、理想气体状态方程、气体分子的热运动地球的周围有一层厚厚的空气，称为大气，人类就生活在这些大气中。
空气有一定的质量，在通常状况下，大约为1.29g/l ，可以说是很轻的。
但地球周围的空气非常密，在几十公里以上的高空还有空气存在，这么厚的一层空气受地球引力作用，就会对地面上的一切物体产生压力，这就是大气压。
早在17世纪，托里拆利就通过实验证实了大气压强的大小。
通常一个标准大气压约等于0.1MPa ，相当于760mm 左右的汞柱所产生的压强。
真空是指低于一个大气压的气体空间，但不可理解为什么都没有。
真空是同正常的大气相比，是比较稀薄的气体状态。
按照阿佛加德罗定律1mol 任何气体在标准状况下，有6.022×1023个分子，占据22.4L 的体积。
由此我们得到标准状态下气体分子的密度为319/103cm 个⨯。
在非标准状况下，当气体处于平衡时，满足描述理想气体的状态方程。
式中的N 为气体的摩尔数，P 为压力（Pa ）,T 热力学温度，κ为波尔兹曼常数，κ=1.38×10-23J/K 。
因此在非标准状况下，气体分子数密度与压力和温度有关。
每立方厘米中的气体分子数可以表示为： TP n 61024.7⨯= 式中n 为气体分子数密度（cm -3），由此可见，即便在Pa P 11103.1-⨯=这样很高的真空度时，T=293K 时，每立方厘米的空间中仍有数百个气体分子。
因此所谓真空是相对的，绝对的真空是不存在的。
同时我们也可知，气体分子数密度在温度不变时，与压力成正比。
因此，真空度可用压力来表示也是以此为理论依据。
在真空抽气过程中，一般可认为是等温的，我们说容器中的压力降低了或气体分子数密度减少了都是正确的。
1.2 气体分子的热运动 从微观的角度看，气体是由分子组成的，所有分子都处在不断的、无规则的运动状态。
分子的这种运kT V N p ⎪⎭⎫ ⎝⎛=动与温度有关，因此我们称之为热运动。
《薄膜物理与技术》课程教学大纲
《薄膜物理与技术》课程教学大纲课程代码：ABCL0527课程中文名称: 薄膜物理与技术课程英文名称：Thin film physics and technology课程性质：选修课程学分数：1.5课程学时数：24授课对象：新能源材料与器件专业本课程的前导课程：《材料表面与界面》、《近代物理概论》、《材料科学基础》、《固体物理》、《材料物理性能》一、课程简介本课程主要论述薄膜的制造技术与薄膜物理的基础内容。
其中系统介绍了各种成膜技术的基本原理与方法，包括蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀、化学气相沉积、溶液制膜技术以及膜厚的测量与监控等。
同时介绍了薄膜的形成，薄膜的结构与缺陷，薄膜的电学性质、力学性质、半导体特性、磁学性质以及超导性质等。
通过本课程的讲授，使学生在薄膜物理基础部分，懂得薄膜形成物理过程及其特征，薄膜的电磁学、光学、力学、化学等性质。
在薄膜技术部分初步掌握各种成膜技术的基本内容以及薄膜性能的检测。
二、教学基本内容和要求掌握物理、化学气相沉积法制膜技术，了解其它一些成膜技术。
学会对不同需求的薄膜，应选用不同的制膜技术。
了解各种薄膜形成的过程及其物理特性。
理解并能运用热力学界面能理论及原子聚集理论解释薄膜形成过程中的一些现象，了解薄膜结构及分析方法，理解薄膜材料的一些基本特性，为薄膜的应用打下良好的基础。
以下分章节介绍：第一章真空技术基础课程教学内容：真空的基础知识及真空的获得和测量。
课程重点、难点：真空获得的一些手段及常用的测量方法。
课程教学要求：掌握真空、平均自由程的概念，真空各种单位的换算，平均自由程、碰撞频率、碰撞频率的长度分布率的公式，高真空镀膜机的系统结构及抽气的基本过程。
理解蒸汽、理想气体的概念，余弦散射率，真空中气体的来源，机械泵、扩散泵、分子泵以及热偶真空计和电离真空计的工作原理。
了解真空的划分，气体的流动状态的划分，气体分子的速度分布，超高真空泵的工作原理。
第二章真空蒸发镀膜法课程教学内容：真空蒸发原理，蒸发源的蒸发特性及膜厚分布，蒸发源的类型，合金及化合物的蒸发，膜厚和淀积速率的测量与监控。
真空技术基础(电阻规 电离规)
S=
dV dt
如果测出容器内不同时刻的压强值，并作压强随时间变化的抽气曲线，由此可计算抽速。 定容法测量抽速的实验装置如图 3-4 所示， 一般用体积足够大的被抽容器， 各连接导管 尽量短而粗，所用控制阀的孔径要大，则流阻可忽略不计，且容器内压强近似处处相等， 当抽气 dt 后，被抽出气体体积为 Sdt。因为容器容积未变，故容器内压强降低了 dP。在此 引入 PV 这一气体量，则 dt 时间内被抽出的气体量为 PSdt，容器内因抽气而减少的气体量 为 VdP。显然，这两者应是相等的，故有：
超高真空机组 分子泵 吸附泵，低温泵
超高真空电离计
超高真空
能实现气体放电 能实现气体放电
1019 ~ 1016 10-6 ~ 10-3
1016 ~ 1013 10 -3 ~ 5
1013 ~ 109 5 ~ 104
< 109 > 104
l << d
l »d
l >d
l >> d
同前
14 ~ 30
30 ~ 90
标准大气压 1 标准大气压 (atm) 1 托(Torr) (1 毫米汞柱） 1 帕(pa) （1 牛顿/米 2） 1 工程大气压 9.6784×10
-1
托 760
帕 1.0133×10
5
工程大气压 1.0332
-3
1
1.3158× 10
-3
1
7.5008×10
-3
133.32
1.3595×10
9.8692×10
[
]
即认为在一小段时间 t1 - t 2 间隔内抽速近似不 变，由(3-1)式得
Sò
t t
2 1
真空技术基础知识1
真空技术基础知识真空技术发展到今天已广泛的渗透到各项科学技术和生产领域,它日益成为许多尖端科学、经济建设和人民生活等方面不可缺少的技术基础.作为现代科学技术主要标志的电子技术、核技术、航天技术的发展都离不开真空,反过来它们飞跃前进正在推动真空技术的迅速发展,成为真空科学技术发展史上的三个飞跃阶段,从而使真空技术由原来主要应用领域电真空工业,扩展到低温超导技术、薄膜技术、表面科学、微电子学、航海工程和空间科学等近代尖端科学技术中来.至于在一般工业中应用实在种类繁多,不胜枚举.它涉及冶金、化工、.医药、制盐、制糖、食品等工业都广泛使用真空技术.例如有机物的真空蒸馏,某些溶液的浓缩、析晶、真空脱水、真空干燥等.人们还利用真空中的各种特点,研制生产出真空吊车、电子管、显像管、中子管.就连人们日常生活中使用的灯管、暖水瓶、真空除尘器等都离不开真空技术.1.真空与真空区域的划分“真空”是指在给定的空间内,气体分子密度低于该地区大气压下的气体分子密度的稀薄气体状态。
不同的真空状态有不同的气体分子密度。
在标准状态下，每立方厘米的分子数为2.6870×1019个，而在真空度为10-4帕时，每立方厘米的分子数为3.24×1010个，即使用最现代的抽气方法获得的最高真空度10-13帕时，每立方厘米中仍有3.24×10个分子。
所以真空是一相对概念，绝对真空是不存在的。
气体分子密度小、分子之间相互碰撞不那么频繁，单位时间内碰撞容器壁的分子数减少，从而使真空状态下热传导与对流小，绝热性能强，可降低物质的沸点和汽化点等。
真空的这些特点被广泛应用到生活、生产和科研的各个领域中。
真空度是对气体稀薄程度的一种客观量度。
它本应用单位体积中的分子数来量度，但由于历史的原因，真空度的高低仍通常用各向同性的物理量“气体压强”来表示。
气体压强越低，表示真空度越高；反之，压强越高，真空度就越低。
在真空技术领域中，过去常用的压强单位为托（torr），它与目前国际单位制中压强单位帕斯卡的换算关系为：1帕=1牛顿/米2=1千克/米.秒2=7.50062×10-3（托）1托=1/760（标准大气压）=101325.0/760（帕）=133.3224（帕）为使用方便，人们根据真空技术的应用特点、真空物理特性和真空机械泵、真空计的有效使用范围，将真空划分为不同区域及对应的物理特点和主要应用领域，如表1所示。
2018--薄膜材料与技术-第1章-真空技术基础
薄膜在基片上 形成，可分为
凝结 形核 长大
阶段
伴随复杂物理化学过程
涉及
材料学 物理学 化 学
薄膜材料与技术
制备技术
主要研究：各种薄膜材 料的
形成机制 成分结构
特性性能
西安理工大学
Xi'an University of Technology
教学要求和考核方式：
1、不缺课，杜绝迟到，认真听讲，独立思考； 2、要复习并独立完成作业，作业要评分； 3、开卷考试，考核成绩 ＝ 作业（10%）+ 课堂（10%）+ 考试（80%）。
西安理工大学
Xi'an University of Technology
-3-
薄膜材料与技术
材料科学与工程学院 2018 ©
Thin Film Materials & Technologies
薄膜材料与技术 Thin Film Materials & Technologies
武涛 副教授 2018年 秋季学期
西安理工大学
Xi'an University of Technology
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薄膜材料与技术
材料科学与工程学院 2018 ©
■ 换句话说，由于液柱形成的压力与环境气压互相平衡， 可以用 水银柱产生的压力 作为 大气压 的量度 ！ 把高度为760 mm的水银柱所产生的压力定义为1个大气压 (1 atm） 1 atm = 760 mmHg（Torr，托）
西安理工大学
Xi'an University of Technology
-7-
薄膜材料与技术
材料科学与工程学院 2018 ©
1 真空技术基础
真空技术基础
不需要油作为介质，又称为无油泵
1.3 真空的获得－抽真空
极限真空（极限压强Pu）和抽气速率
——是表示真空泵性能的两个重要参数。极限压强是该系 统所能达到的最低压强；抽气速率是在规定压强下单位时间 抽出气体的体积，它决定抽真空所需要的时间。
理论上，一个系统所能达到的真空度：
Q V dP P Pu i S S dt
旋片式机械泵结构示意图和工作原理图
1.3 真空的获得－抽真空
玻－马洛特定律
V P P0 1 V V n次循环后
V Pn P0 V V
n
P0 V lg mt lg 1 Pi V Kt
lgP0/Pi
Pn达到极限值？
体分子的扩散系数；v油蒸气在喷口处的速度 扩散泵的实际抽速：
S (3 ~ 4)d
2
d是进气口直径
泵油要求：
化学稳定性好（无毒、无腐蚀） 热稳定性好（高温不分解） 抗氧化 较低的饱和蒸气压（小于等于10-4Pa）
工作时应有尽可能高的蒸气压
无任何阻挡的话，返油率高达10-3mg/cm2· s
1.3 真空的获得－抽真空
赫兹－克努曾公式
va 8k T 8 RT m M
P 2mk T
温度一定时, P
稀薄气体的基本性质
示例
气体分子密度
P n 7.2 10 (m-3 ) T
22
标准状态： P = 105Pa，n = 2.461019分子/cm3
P = 1.3 10-8Pa，n = 3.24105分子/cm3
1 1 nva 3.24 10 5 8.5 10 4 6.9 10 9 分子 / cm2 s 4 4
第一章 真空技术基础
几个基本概念：
• 真空：气体分子数量低于大气压状态的空间。但不是完全空 的。 • 真空术语： 本底真空度：全密封真空腔体内抽空时的气压。 工作真空度：实验或工艺过程中所必需的气体压力。 极限真空度：没有漏气和内壁脱气条件下，真空泵所能达 到的最低气压。 真空规：测量真空中气压的仪表或传感器。 真空度单位：气压的单位。 真空度就是真空中的气压。真空度的测量就是气压的测量。
1mba 100 1atm
1.013×105 760
二、真空区域的划分
1105 ~ 1102 Pa
粗真空
低真空 高真空 超高真空
1102 ~ 1101 Pa
粘滞流
1101 ~ 1106 Pa
110 Pa
11010 Pa
6
粘滞流
分子流
极高真空
分子流
三、固体对气体的吸附及气体的脱附
• 缺点：泵内油蒸汽的回流会直接造成真空 系统的污染。 • 应用领域：真空镀膜、真空炉、电子、化 工、航空、航天、冶金、材料、生物医药 、原子能、宇宙探测等领域。
思考：
1. 扩散泵能否单独使用，即从大气开始抽真空？为什么？ 2. 如果使用扩散泵时，忘记开冷却水，结果会怎样？
附：钛升华泵
加热钛靶蒸发生成钛膜，并与气体发生反应 工作范围 10-8-10-11 Torr 价格便宜，可靠
油扩散泵的结构如示意图
• 泵的底部—是装有真空泵油的蒸发器，真空泵油经电 炉加热沸腾后，产生一定的油蒸汽，蒸汽沿着蒸汽导 流管传输到上部，经由三级伞形喷口向下喷出。喷口 外面的压强较油蒸汽压低，于是便形成一股向出口方 向运动的高速蒸汽流，使之具有很好的运载气体分子 的能力。油分子与气体分子碰撞，由于油分子的分子 量大，碰撞的结果是油分子把动量交给气体分子自己 慢下来，而气体分子获得向下运动的动量后便迅速往 下飞去．并且，在射流的界面内，气体分子不可能长 期滞留，因而界面内气体分子浓度较小．由于这个浓 度差，使被抽气体分得以源源不断地扩散进入蒸汽流 而被逐级带至出口，并被前级泵抽走．慢下来的蒸汽 流在向下运动的过程中碰到水冷的泵壁，油分子就被 冷凝下来，沿着泵壁流回蒸发器继续循环使用．冷阱 的作用是减少油蒸汽分子进入被抽容器。
真空技术基础知识
真空技术基础知识前言1. 真空“真空”来源于拉丁语“Vacuum ”，原意为“虚无”，但绝对真空不可达到，也不存在。
只能无限的逼近。
即使达到10-14—10-16托的极高真空，单位体积内还有330—33个分子。
在真空技术中，“真空”泛指低于该地区大气压的状态，也就是同正常的大气比，是较为稀薄的气体状态。
真空是相对概念，在“真空”下，由于气体稀薄，即单位体积内的分子数目较少，故分子之间或分子与其它质点（如电子、离子）之间的碰撞就不那么频繁，分子在一定时间内碰撞表面（例如器壁）的次数亦相对减少。
这就是“真空”最主要的特点。
利用这种特点可以研究常压不能研究的物质性质。
如热电子发射、基本粒子作用等。
2. 真空的测量单位一、用压强做测量单位真空度是对气体稀薄程度的一种客观量度，作为这种量度，最直接的物理量应该是单位体积中的分子数。
但是由于分子数很难直接测量，因而历来真空度的高低通常都用气体的压强来表示。
气体的压强越低，就表示真空度越高，反之亦然。
根据气体对表面的碰撞而定义的气体的压强是表面单位面积上碰撞气体分子动量的垂直分量的时间变化率。
因此，气体作用在真空容器表面上的压强定义为单位面积上的作用力。
压强的单位有相关单位制和非相关单位制。
相关单位制的各种压强单位均根据压强的定义确定。
非相关单位制的压强单位是用液注的高度来量度。
下面介绍几种常用的压强单位。
【标准大气压】（atm ）1标准大气压=101325帕【托】（Torr ）1托=1/760标准大气压【微巴】（μba ）1μba=1达因/厘米2【帕斯卡】（Pa ）国际单位制1帕斯卡=1牛顿/m2【工程大气压】（at ）1工程大气压=1公斤力/厘米2二、用真空度百分数来测量%100760760%⨯-=P δ 式中P 的单位为托，δ为真空度百分数。
此式适用于压强高于一托时。
3. 真空区域划分有了度量真空的单位，就可以对真空度的高低程度作出定量表述。
此外，为实用上便利起见，人们还根据气体空间的物理特性、常用真空泵和真空规的有效使用范围以及真空技术应用特点这三方面的差异，定性地粗划为几个区段。
《真空》教案
四.测量范围
五.电离真空计的使用
六.电离真空计的特点
辅助手段和时间分配
0.5学时
0.5学时
0.2学时
0.5学时
0.2学时
0.1学时
本次课小结
作业、预习等
本课小结：通过学习使学生们掌握电离计的工作原理、基本结构及如何扩展测量上下限；了解电离真空计的使用及特点。
预习内容：超高真空热阴极电离真空计
辅助手段和时间分配
0.4学时
0.2学时
0.2学时
0.4学时
0.2学时
0.4学时
0.2学时
本次课小结
作业、预习等
本课小结：通过学习使学生们熟练掌握真空泵性能参数；掌握旋转式机械真空泵工作原理、特性及应用。
预习内容：机械增压泵
第9次课
课时2学时
章节题目
第三章真空获得
本次课
教学目标
通过学习本节内容使学生掌握机械增压泵。
0.5学时
本次课小结
作业、预习等
本课小结：通过学习熟练掌握气体分子运动论的基本原理；利用气体状态方程进行简单计算；了解理想气体、蒸汽；掌握气体的压强的定义、压强方程及道尔顿分压定律。
预习内容：麦克斯韦速率分布及平均自由程。
第3次课
课时2学时
章节题目
第一章真空技术的物理基础（一）----气体分子运动论
Gay-Lussac’s law
Charle’s law
Avogadro’s law
Equation of state of ideal gas
二、气体分子运动论的基本假设
三、理想气体
四、蒸汽
1.2气体的压强
辅助手段和时间分配
0.2学时
薄膜物理与技术-1真空技术基础PPT课件
目录
• 真空技术基础 • 真空获得技术 • 真空测量技术 • 真空镀膜技术 • 薄膜性能检测技术
01 真空技术基础
真空定义与特性
真空定义
真空是指在给定的空间内，气体压力 低于一个大气压的状态。在真空技术 中，通常使用托斯卡或帕斯卡作为压 力单位。
真空特性
而实现气体的压缩和排除。
分子泵特性
抽气速率高、工作压力范围广、无 油污染、维护简单等。
分子泵分类
直联型分子泵、侧流型分子泵、复 合型分子泵等。
扩散泵抽气原理与特性
扩散泵抽气原理
利用加热的吸气剂将气体分子吸 进吸气剂表面，再通过扩散作用 将气体分子从吸气剂表面传递到 泵的出口，从而实现气体的排除。
扩散泵特性
真空技术的分类与应用
真空技术的分类
根据应用需求，真空技术可分为真空镀膜、真空热处理、真空电子器件制造等。
真空技术的应用
真空技术在科学研究、工业生产、航空航天、电子工业等领域有广泛应用，如 电子显微镜、太阳能电池、平板显示器的制造等。
02 真空获得技术
机械泵抽气原理与特性
机械泵抽气原理
机械泵分类
真空具有低气体压力的特性，这使得 物质在真空中表现出不同的物理和化 学性质。例如，气体分子间的碰撞减 少，气体分子的平均自由程增加。
真空的度量与单位
真空度
真空度是指真空空间内的气体压 力，通常用压力范围来表示，如 低真空、中真空、高真空和超高 真空。
真空单位
常用的真空单位有帕斯卡（Pa）、 托斯卡（Torr）和巴（bar）。1 Torr = 133.322368 Pascal。
利用高速旋转的叶轮将气体吸入，通 过压缩和排出来实现气体压缩和排除。