真空原理2
真空工作原理
真空工作原理
真空工作原理是指在一个封闭的空间中排除气体或其他物质，使其内部压力低于大气压力的过程。
在真空状态下，物体的压力非常低，几乎没有气体分子和粒子存在，因此呈现出一种类似于空气力的状态。
实现真空的方法通常有两种：物理方法和化学方法。
物理方法主要包括以下几个步骤：
1. 抽气：使用真空泵将容器内的空气抽出，减少压力。
2. 密封：使用密封材料将容器完全封闭以防止空气再次进入。
3. 检漏：通过检测密封件是否漏气，确保容器内的真空度。
化学方法主要是通过吸收或反应来排除气体或其他物质。
例如，使用化学吸附剂吸附气体，或者通过化学反应将气体转化为其他物质，从而达到排除气体的目的。
真空工作原理的核心是利用差压，即外部大气压力与内部真空的压力差。
根据压力差的大小和真空度的高低，可以实现不同的应用，如真空干燥、真空冷冻、真空包装等。
总结来说，真空工作原理是通过抽气和密封的方法将容器内的气体或其他物质排除，形成低压状态的过程。
它具有广泛的应用领域，包括科学实验、工业生产和日常生活中的一些应用。
真空二极管原理
真空二极管原理
真空二极管是一种电子器件，由阳极和阴极两个电极以及一个真空的玻璃或金属封装组成。
它基于热电子发射现象，即阴极加热时会释放电子。
当阴极上的电子释放后，它们会被阳极上的正电场吸引，并流过两个电极之间的真空空间。
真空二极管的原理可以用以下几个关键概念来解释：
1. 阳极和阴极：阳极是一个带正电荷的电极，它吸引从阴极释放出来的电子。
阴极则是一个通过加热释放电子的电极。
2. 热电子发射：当阴极被加热时，它会释放出大量电子。
这是由于加热使得阴极中的电子获得足够的能量，克服表面的束缚力从而逃逸。
3. 真空空间：真空二极管的重要特点之一是它内部的空间是真空的。
这样做是为了防止电子与其他气体分子碰撞，从而导致能量损失。
4. 电子流：由于阳极上的正电场吸引，从阴极释放的电子会形成一个电子流。
这个电子流会通过二极管的外部电路，从而完成某种电子设备的功能。
总之，真空二极管利用了阴极的热电子发射和真空空间的特性，使得电子在正电场的引导下流动，从而实现电子设备的应用。
由于真空二极管可靠性高且具备快速响应特性，它在通信、放大和开关等领域中得到了广泛应用。
真空中的实验原理
真空中的实验原理
真空中的实验原理是在完全无气体的环境中进行实验，以排除气体对实验过程和结果的干扰。
通过将实验装置置于真空室中，抽取空气以使压力接近于零，创建“真空”的环境。
真空中的实验可以通过以下原理进行：
1. 气体排除原理：真空环境中几乎没有气体分子，因此可以排除许多气体对实验结果的干扰。
例如，在电子器件的制备过程中，需要排除空气中的氧气和水蒸气，以避免对器件性能的影响。
2. 降低温度：在真空环境中，由于没有气体分子的热传导，可以降低实验装置的温度。
这对于一些需要低温条件的实验非常重要，例如超导材料的研究。
3. 防止化学反应：在真空环境中，可以减少气体分子间的化学反应。
这对于一些对气体分子反应十分敏感的实验来说尤其重要。
4. 透明材料的研究：在真空环境中，可以排除光线传播中的散射和吸收，以便研究材料的透明性质。
这对于光学器件和光学材料的研究非常有用。
总之，真空中的实验原理主要是通过排除气体的干扰，降低温度，防止化学反应以及研究透明材料的性质，来获得更准确的实验结果。
真空和破真空的原理
真空和破真空的原理
真空和破真空的基本原理如下:
1. 真空的产生
利用抽气装置从封闭容器中抽取空气,使容器内空气压强低于外界空气压强,从而在容器内产生部分真空或高真空。
2. 真空的作用
真空可以去除空气,使容器内食物不与空气接触,避免氧化。
还可以降低沸点,加速挥发和升华。
3. 破真空的原理
当封闭容器内产生部分真空后,大气压力高于容器内压强,会由高压向低压区域运动,将外界空气慢慢注入容器内,直至容器内外压强达到平衡,从而破坏真空。
4. 破真空的方法
可以通过打开容器盖,或者在盖内设置微孔,利用大气压力的作用破坏真空,使内外压强趋于平衡。
5. 真空储存的关键
要使真空储存起作用,需要良好的密封性,避免破真空,从而维持容器内的低压环境。
真空系统原理
真空系统原理
真空系统是指通过减低气体压力将环境中的气体抽除，从而形成一定程度的真空环境的一种设备。
其工作原理主要涉及气体流动、分子运动和压力平衡等基本物理原理。
首先，真空系统中的气体流动是通过气体压力差驱动的。
在真空系统中，一端的气体被抽除，形成一定的负压，而在另一端则是相对较高的环境气体压力。
通过这种压力差，气体会从高压区域流向低压区域，直到两者达到压力平衡。
其次，真空系统中的气体流动也受到分子运动速度的影响。
在气体压力较高的情况下，气体分子的平均自由程较短，分子之间的碰撞较频繁，使得气体流动较为活跃。
而当气体压力减低至一定程度时，分子之间的碰撞频率减小，气体流动变得较为稀疏。
最后，真空系统的关键是维持一定的压力平衡。
在系统中，抽气装置通过机械或物理方式将气体抽出，从而降低系统内部的气体压力。
同时，通过排气阀门等控制装置，可以控制气体的流动速度和压力。
通过这种方式，系统可以达到一定的真空程度。
综上所述，真空系统的工作原理涉及气体流动、分子运动和压力平衡等物理原理。
通过对气体压力的调控和流动的控制，真空系统能够实现一定程度的真空环境，满足不同领域的需求。
真空泵抽真空工作原理
真空泵抽真空工作原理
所谓真空泵抽真空工作原理是指使用真空泵将容器内的气体抽除，从而在容器内形成较低的压力，达到真空的状态。
真空泵的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 机械排气原理：真空泵通过激发机械运动，如旋转或往复活塞运动，使工作室体积逐渐增大，进而降低压力。
例如，旋转叶片型真空泵通过叶片的旋转运动，将容器内的气体逐渐排出，实现抽真空的效果。
2. 汽化排气原理：真空泵在工作过程中将液体引入泵腔，并通过泵腔内的喉管使液体形成细小液滴或薄膜。
随后，液体被泵腔内部机械产生的高速气流击打而汽化，由液体变为气体，继而被排出。
3. 分子撞击原理：低真空或高真空泵工作时，气体分子量较大，分子束通过速率极高的旋转机械或结构上的小孔时，气体分子会与机械或小孔壁面碰撞，从而形成气体分子的扩散和泄漏。
4. 过滤吸附原理：真空泵内部装有吸附剂，如活性炭、分子筛等，通过吸附作用捕获气体分子。
吸附剂可去除部分气体分子，提高泵的抽真空能力。
综上所述，真空泵通过机械排气、汽化排气、分子撞击和过滤吸附等原理，将容器内的气体逐渐排除，最终达到所需的真空状态。
真空二极管原理
真空二极管原理真空二极管是一种最早的电子器件，它的发明和应用是电子学的重要里程碑之一。
本文将对真空二极管的原理进行详细介绍。
一、真空二极管的结构真空二极管是由两个电极和一个真空管组成的。
其中一个电极称为阴极，另一个电极称为阳极。
阴极和阳极之间的距离是在真空中的，并通过一个玻璃管密封在一起。
真空管的内部是真空的，因此电子运动时不会受到空气分子的干扰。
当一个电压施加到真空管中时，由于阴极和阳极之间的距离很近，因此会在阴极的表面产生一个电场。
这个电场会使阴极表面的电子流向阳极。
这就是阴极发射的过程。
阴极发射是通过热发射或冷阴极发射实现的。
热发射是通过升高阴极的温度使电子获得足够的能量，从而克服其表面势垒而逸出的过程。
冷阴极发射是通过在阴极表面施加高（通常是在几千伏特以上）的电场，使表面的电子直接逸出的过程。
当电子从阴极逸出时，它们会受到阳极的吸引力。
阳极必须具有一定的电势差才能收集到电子。
在真空管中，阳极必须被加上正电压，以便电子可以被吸引到阳极表面。
当电子到达阳极表面时，它们与阳极表面的金属发生相互作用，从中取走了一些能量。
这个能量被释放出来，并以形式的光和热散发出来。
三、真空管的工作方式真空管是一种单向电流传导器件。
它可以使电流从阴极流向阳极，但不能使电流从阳极流向阴极。
阴极发射的电子会在真空管中移动，并发生与阳极接触的过程。
当电子流到阳极时，会有一个电路完成，这时电流就会通过真空管而流动。
这使得真空管可以用于诸如放大信号，开关等方面。
四、真空管的优缺点真空管是电子学的一个重要里程碑，它为现代电子技术的发展奠定了基础。
由于它的体积大，价格高，能耗大，维护成本高等原因，真空管的使用已受到了限制。
随着半导体技术的发展，真空管的应用逐渐减少。
真空管仍然是某些特定领域中不可或缺的，例如高功率放大器，雷达装置，医疗设备和科学研究。
虽然真空管已经不再是现代电子技术的主流，但在一些应用领域，它仍有着独特的优势。
真空工作原理
真空工作原理
真空工作原理是指在封闭容器内部维持低压或无空气的条件下进行工作的一种技术。
在真空工作原理中，有几个重要的因素必须被考虑和控制，包括气体压力、分子热运动、气体分子与容器壁的碰撞和被气体分子所传递的热量等。
首先，为了创建真空环境，需要通过抽气机等装置将容器内的气体抽除，降低压力。
当容器内的气体被抽净后，容器内就形成了真空环境。
在这种环境下，气体分子的平均自由程大大增加，因此气体分子之间的碰撞频率减少。
其次，由于气体分子的热运动，在真空环境中，仍然存在着一定数量的气体分子。
这些分子以高速运动，并不断撞击容器壁。
这些碰撞对于容器壁的制造材料有一定的压强。
同时，气体分子之间也会发生碰撞，并相互传递热量。
最后，为了维持真空环境的稳定，需要采取一系列措施。
例如，可以通过选择合适的材料制造容器，以减少气体分子与容器壁的碰撞和被气体分子所传递的热量。
此外，还可以在容器壁上加设冷却装置，以降低壁面温度，减少传热。
综上所述，真空工作原理的关键是通过抽气将容器内的气体抽尽，形成低压或无空气的环境。
在这种环境下，气体分子的碰撞频率减少，且气体分子之间的传热变得较为有限。
这种无气体或低压的环境可应用于许多领域，如电子器件制造、材料科学研究和航空航天等。
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第二章真空系统在半导体的制程设备里，真空系统（Vacuum Systems）的应用可以说是非常的广泛。
从薄膜沈积（Thin Film Deposition），干蚀刻（Dry Etching），离子植入（Ion Implantation）及微影（Lithography）等主要的制程设备，到扫描式电子显微镜（Scanning electron Microscope）和二次离子质量分析仪（Secondary Ion Mass Spectroscope）等半导体表面分析仪器，都需要真空系统来维持这些价格昂贵的机器于适合的环境（指压力）下操作。
溅镀法在进行沈积之前，为了防止其他杂质的影响，通常都先以高真空度帮浦，将反应室内的压力降到10-6Torr以下。
接着再通入原子质量合宜的钝气，在压力约1～10m Torr的环境中，进行金属的溅镀。
第一节真空之定义英文“Vacuum”，表示“Empty”或“Nothing”，空无一物，是佛家的境界，但在真空技术里，真空系针对大气而言，表示一特定空间内的部份气体被排出，其压力小于一大气压，通常称此空间为真空或真空状态。
我们知道在海面上标准的状态下，一莫耳气体占有22.4升的体积，气体对气壁碰撞会产生压力，其大小为760毫米汞柱或称760Torr，当容器内之气体被抽除，气体分子数目减少而处于真空状态。
在真空技术中，一密闭容器虽保持真空，但并非“真正的空”，也就是说真空并不表示里面全无气体分子;事实上以目前技术所及的超高真空状态，其中仍有为数可观的气体分子存在。
第二节真空之分类（一）真空技术中，将真空依压力大小分为四个区域如下:1.粗略真空（Rough vacuum）760～1Torr2.中度真空（Medium vacuum）1～10-3Torr3.高真空（High vacuum）10-3～10-7Torr4.超高真空（Ultra-high vacuum）10-7Torr以下（二）真空的产生可分为自然与人造两种，所谓的人造真空最早者如倒立的玻璃管水银柱如图2-1所示。
典型人造真空系统如图2-2所示，基本上包括真空邦浦，真空阀门，真空量测计、真空罩、真空管路、各种零组件。
而自然真空原本就存在于自然界，离地球表面越高，空气越稀薄，压力越低，在离第100公里的高度为高真空，在400公里则已是超高真空状态了如图2-3所示。
图2-1人造真空型式-托里拆利真空图2-2人造真空系统示意图（三）大气与大气压力前面提到真空系针对大气而言，地球上之人造真空设备，在邦浦抽气前，真空器内充满了大气，使用过程中，又为大气所环绕，因此了解大气之基本物理与化学性质是真空技术所必须。
在常温图2-3自然真空高度与压力关系实例图2-4大气与真空状态下之分子数目时，地球表面之气体以高速作随意方向的运动，因此在一密闭容器肉，气体分子与气体分子问及气体分子与器壁间随时有碰撞作用发生，其与器壁碰撞所造成的动量改变，使器璧承受一压力，在大气的情况下，压力的大小为14.7psi或者760Torr，就是我们通称的一大气压（1atm），如图2-4（a）所示。
如果把容器内的气体用邦浦抽气，则压力下降，气体分子数目变少，如图2-4（b）示。
常见的所谓标准大气压，其定义为:在0℃时，大气施于760毫米水银柱的压力，水银柱之密度为13.595g/m3。
一标准大气压值随应用场合之不同而使用不同的压力单位，常见者如下示:1标准大气压力=l atm=760mmHg=760Torr=1.013x105Pa（Pascal〉=1013mbar（毫巴，气象学常用单位〉=14.7psi=1.03327kg/cd=7.6x l05micron在真空技术中，压力单位以Torr，mbar，Pa的使用较为普遍。
大气压力760Torr的产生是由于大气（或谓空气）的存在，大气是各种气体的混合，其中百分之九十九以上是氮气与氧气，而其他各种气体的总和还不到百分之一！这是一大气压的情形，如果使用真空邦浦对原本一大气的真空容器抽气，则其成份将随压力的大小而改变，比如说氯气在一大气压估了78%，在低压的情况可能占10%左右，若约略估计，则在10-3Torr之压力，水气可能占了75%～95%的大小。
表2-1是各种气体在一大气压及超高真空状态下体积百分比或分压的大小。
表2-1气体成分第三节真空原理“气态（Gas Phase）”是物质的分子间影响力最为微弱的一种状态。
假如我们不考虑分子间的作用力（指“凡得瓦，Van der Waal Force”），这些气体分子在一个体积为V的容器内的行为，可以视为是理想气体（Ideal Gas），且可以（2-1）式来表示pV=nRT（2-1）其中n为气体分子数量，T为温度，R为气体常数，而P则为容器的压力。
我们可以将（2-1）式进一步的写为p=（n/V）RT（2-2）其中（n/V）项指的是容器内的气体分子浓度，或称为密度，单位为个/米3。
当气体分子在容器内的浓度下降时，容器内的压力也就跟随着降低。
这里所指的压力，是指容器壁表面因分子的撞击，在每个单位面积所承受的垂直力。
其MKS制的单位为“牛顿/米2”。
在真空工程上，我们通常以地球水平面的大气压力为参考压力来定义“1大气压（1atm）”，这相当于760毫米水银柱（mmHg）。
而在半导体工业上，我们习惯以托耳（Torr）来做为压力的量测单位。
1大气压相当于760托耳。
气体分子在容器内的行径是非常繁乱的，且披此互相撞击（Collision）。
我们将气体分子与另一个气体分子产生撞击前所移动的距离称为“自由径（Free Path）”。
因每个气体分子的自由径略有不同，我们取其平均值，因此称气体分子产生撞击前所移动的平均距离为“平均自由径（Man Free Path）”。
以室温下的空气为例，空气分子间的平均自由径λ与压力p的关系可以写为，λ=0.05/p（2-3）也就是说，当容器内的压力下降，因为气体分子的浓度降低（见（2-2）式），气体分子的“平均自由径”也就增长了。
当气体分子所处的压力颇高时，气体分子的平均自由径λ将很时，因为分子间将经历多次的碰撞，短。
且当λ极小于容器壁的直径dn因此气体分子的运动或流动，与其他气体分子有很大的关系。
这种气体流动的形式称为“黏性流动（Viscous Flow）”。
而黏性流体亦可依此时气体流动的方式而分为“层流（Laminar Flow）”与“扰流（Turbulent Flow）”等两种。
当容器内的压力降低，并使得分子的平均自由径大于容器壁的尺寸时（λ>d），分子间的碰撞频率将下降，n而取代之的将是气体分子与容器壁的接触。
这种流体则称为“分子流动（Molecular Flow）”。
假如气体分子的平均自由径与容器的尺寸相当（λ≒d），这种处于黏性流动与分子流动间的过渡性（Transition）n流动则称为“奴得森（Knudsen）流动”。
CVD通常把容器内的反应压力控制在“层流”的区间，使分子间的碰撞得以发生，而产生反应以进行薄膜沈积，但又不会发生“扰流”特有的漩涡（Vortex）而影响沈积层的均匀度（Uniformity）;至于溅镀（Sputtering）与干蚀刻（Dry Etching），为了防止杂质对制程的影响，两者通常维持在非常低的基准压力下（Base Pressure）。
但在进行反应时，为了利用电浆内分子与电子间的碰撞而产生离子，其操作的环境，将在“层流流动”及“奴得森流动”的区间内;而离子植入及电子显微镜等，为了预防离子束与电子束遭受碰撞而分散（Scatter），其压力的操作便处于“分子流动”的范围。
换句话说，为了使这些设备在较低分子浓度下操作，我们需要真空系统（Vacuum System）来降低反应器内的压力，使反应气体分子在合宜的流动方式下进行。
第四节系统装置冷冻邦浦为高真空邦浦，在系统组合时，必须与粗抽邦浦配合使用，一般使用机械邦浦加冷冻邦浦，有时也可和无油气的吸附邦浦组合。
虽然机械邦浦有油气回流的问题，但事实上有很多冷冻邦浦的系统是和机械邦浦一同使用的，只要使用得当，油气污染可维持在要求以下而不造成阻碍，典型的冷冻邦浦系统组合如图2-5所示。
机械邦浦在系统中有两种用途，一是预抽真空室到转换点压力（Crossover pressure），另一是当冷冻邦浦再生后，作为其降温冷冻前之粗抽邦浦。
冷冻邦浦系统能产生无油污染、极干净的工作环境，这是它的特性，若由于机械邦浦而造成污染，则此优点就不存在了，而且如果工作腔室被油污染了，此油气在高真空阀打开时会飘进冷冻邦浦内部，图2-5冷冻邦浦系统之组成甚至会进入活性炭所在的部位。
油气分子被活性炭吸附后会将其抽气用的细孔塞住，细孔设油气分子塞住后，即使再生也无法将其排除，这时活性炭就不再有抽气作用了，而整个冷冻邦浦第二级低温面需要更换，同时系统也要彻底清洁。
因此为了防止油气的污染，如图2-5所示系统使用了油气捕捉阱于抽气管路上。
有些冷冻邦浦系统在真空室及机械邦浦之间没有接过滤器，在此情况下，若真空室粗抽时压力不要抽到低于150或200miliTorr，仍不会有问题，因在此压力范围气体运动仍呈黏滞流现象，气体分子运动都是朝单一方向，所以不会有油蒸气回流发生，如果粗抽压力太低，气体运动进入过渡区域（Transition flow）甚至分子流区域时，油气分子就可飘进真空室了，所以在较高压力时就需把粗油阀关闭，改开高真空阀以使用冷冻邦浦抽气，这样方可减低123456465油气污染至最低程度。
第五节真空技术的应用范围真空技术的应用范团极为广泛，种类繁多，其应用涵盖各种工业领域，如机戚、电子、食品、化学、冶金等等，从较低层次的真空包装、文件或货物的输送、物品的干燥、浓缩储藏，到材料的精炼、烧结、熔接、热处理以及电子显微镜等分析仪器的使用，乃至高科技之粒子加速器与半导体电子工业等，不可尽数，图2-6很明确的显示了目前高度利用真空的产业项目与所需技术。
真空技术应用的重要性随时间因素而改变，最早期的灯泡工业，十几年前的真空冶金，乃至现在的半导电子工业，不同阶段的应用伴随着真空技术本身的发展，图2-7显示当真空技术的应用范圈逐渐扩充时，真空抽气邦浦的种类与技术亦不断增多与进步。
各种不同的真空技术应用与其所涉技术层次难易及该种应用领域发展到实用阶段时间长短的关系可用图2-8来表示。
发展时间之长短与技术之难易并无直接的关系，而是由其需求性大小来决定。
第六节使用真空之目的不论学术研究或工业应用，使用真空的目的，可概分为物理性与化学性两种，真空物理或化学特性如下:图2-6高度利用真空的产业项目与所需技术灯泡、影像管、IC 能量研究电子管萤光灯、真空冶金VLSI 电子工业真空蒸馏电子元件新材料 1940年 1960年1950 1970年1975年高科技工业时代二次世界大战前代表性真空工业油回转邦浦与小型扩散邦浦之使用使用大型扩散邦浦与喷射邦浦钢铁工业高度成长时期使用扩散邦浦以及鲁式邦浦技术密集工业时代使用离子邦浦、涡轮分子邦普及冷冻邦浦图2-7真空技术应用之演变图2-8真空技术应用发展与技术层次之关系A.物理性（1）分子数目少，压力低与大气压力造成压力差。