真空技术及真空技术在电子材料与器件方面的应用
真空力学与真空技术

真空力学与真空技术真空力学与真空技术是现代科学与工程中不可或缺的重要领域。
本文将介绍真空力学的基本概念、应用领域以及真空技术在工程实践中的重要性。
一、真空力学概述真空力学是研究真空中物质性质和相互作用的科学。
真空是指一定范围内没有气体分子和离子的状态。
在真空中,气体分子远离并且压力极低,这使得物质的性质和相互作用发生了很大的改变。
真空力学的研究内容包括真空中粒子运动、热力学性质、辐射和电磁场的行为等。
二、真空技术的应用领域1. 半导体制造业在半导体制造工艺中,需要在高真空环境下进行制造和加工。
真空技术被用于沉积薄膜、清洗表面、离子注入等关键工序,以保证半导体器件的质量和性能。
2. 光学和激光领域在光学和激光技术中,为了减少光学元件表面的吸收和散射,需要将其置于真空环境中。
同时,真空技术也用于激光器内部的气体去除,以提供稳定的激光输出。
3. 真空电子器件真空电子器件如电子显微镜、电子束刻蚀机等,需要在真空环境下工作。
真空技术保证了器件内部没有气体和灰尘的干扰,提供了高性能的工作环境。
4. 太空技术航天器在太空中需要承受极端条件,同时也需要运用真空技术来创建舱内的净化环境。
真空技术保证了航天器各种功能模块的正常运行。
5. 核物理研究在核物理研究中,需要将加速器和探测器置于真空环境中。
真空技术的应用提供了高真空环境,以便观察粒子的行为和测量粒子之间的相互作用。
三、真空技术的重要性1. 清除干扰真空技术可以排除气体分子和灰尘等杂质对设备和仪器的干扰,确保设备的正常运行和准确的测量结果。
2. 精确控制真空技术可以控制大气压力,从而精确地操作和控制实验过程中的条件,以实现所需的结果。
3. 保护材料真空环境中的缺乏氧气和水分等条件可以防止材料的氧化、腐蚀等问题,延长设备和材料的使用寿命。
4. 提高效率真空技术可以消除气体传热,从而提高热处理、制冷、传质等过程的效率,节省能源。
5. 创新研究真空技术为科学家提供了研究高能物理、低温物理、表面物理等领域的条件,推动了科学的发展和创新。
真空物理学与真空技术的应用

真空物理学与真空技术的应用真空物理学是研究低压空气环境下的物理现象和性质的学科,而真空技术则是应用真空物理学原理和技术手段来创造和维持真空环境的技术。
真空在现代科学和工业中扮演着重要的角色,它的应用领域广泛,涉及到物理学、电子学、光学、材料科学等诸多领域。
本文将探讨真空物理学和真空技术在不同领域的应用。
一、真空物理学在科学研究中的应用1. 真空室的应用:真空室是实验中创造和维持真空环境的装置,广泛应用于物理学、化学、生物学等实验中。
在真空环境中,可以消除气体分子的扰动,提供一个几乎没有气体分子碰撞的独特环境,对于高精度实验和精确测量非常重要。
2. 气体放电研究:在真空条件下,利用电场加速电子,然后与气体分子碰撞产生放电现象。
通过对放电的研究,可以探索气体放电的机制和性质,从而深入了解气体物理学和等离子体物理学的基本原理。
3. 真空中的粒子加速器:真空是粒子加速器运行的必备条件。
粒子加速器利用高速带电粒子相互碰撞,从而研究物质的性质和结构。
在真空环境中,可以消除带电粒子与气体分子的相互作用,保证粒子可以在加速器中稳定运动。
二、真空技术在电子工业中的应用1. 真空电子器件:真空技术在电子工业中有着广泛的应用。
例如真空管,它利用真空中的电子流动来放大、开关和检测电信号。
真空技术也用于制造显示器、激光器、微电子器件等。
2. 半导体制造工艺:在半导体制造过程中,利用真空技术可以消除空气中的污染物和微粒,保证制造过程的纯净度。
同时,真空技术也广泛应用于薄膜沉积、离子注入、退火等工艺步骤中。
三、真空技术在光学领域的应用1. 光学薄膜镀膜:光学薄膜广泛应用于镜片、透镜、光学仪器等光学设备中。
利用真空技术,可以在物体表面沉积一层均匀的光学薄膜,提高反射率、透过率等光学性能。
2. 激光器制造:激光器内部需要保持高度的真空环境,以避免气体分子与激光器产生相互作用。
真空技术在激光器的制造和维护中起着重要的作用。
四、真空技术在材料科学中的应用1. 薄膜制备:利用真空技术,可以在基底上制备出具有特定特性的薄膜材料,如金属薄膜、陶瓷薄膜、聚合物薄膜等。
真空技术的应用与创新

真空技术的应用与创新真空技术是指在一定的空气压力下,将任意物体的环境清空,形成高真空状态的工艺技术。
它广泛应用于电子、航空、半导体、医疗等领域。
作为一项重要的领域,真空技术一直在不断地创新和发展,为各个行业带来了更多的机遇和挑战。
对于许多人来说,最熟悉的真空技术应该就是真空清洁器了。
这是一种通过低压真空泵将附着在电子设备、家居用品等表面的灰尘、细菌等杂质吸入并过滤的工具。
随着人们的生活水平的不断提高,新型的真空清洁器也不断涌现。
比如,“无线无墙”真空吸尘器就是目前市面上的主流产品之一。
它基于运用锂电池电源和无线充电技术,彻底消除了传统吸尘器们的诸多限制因素。
而新型真空技术的应用不仅仅局限于家庭清洁领域。
在航空领域,真空技术也得到了广泛的应用。
在飞机起落舱及氧气系统等关键部位,常常使用真空设备进行清理、检测和维护。
此外,在铁路交通领域,真空技术也有着广泛的应用。
高速列车的解决方案通常采用真空技术来强化系统性能,减少列车能耗,提高列车空气质量。
与此同时,在半导体工业方面,真空技术也已经成为核心技术之一。
在半导体制造过程中,制程大气的纯洁度对制程质量的影响非常大。
这就需要使用真空技术来减低制程大气中的杂质。
在半导体制造的过程中,利用真空技术清洗制品表面,可以减少制品水汽,提高制品的表面粗糙度和材料的纯度,提高电子元器件的性能稳定性和寿命。
另外,真空技术的应用还包括医疗领域。
使用真空技术来创造“控制性”的气氛,让人体组织的滋长处于一种特殊环境中。
在手术领域中,真空泵被用来抽取体内和外科手术现场的液体和气体,以确保它们保持干燥和干净。
口腔和齿科行业中的牙槽提升,冷冻干燥和交联制品也利用了真空技术。
随着时代的发展,越来越多的领域需要使用真空技术。
未来,随着科技的不断变革,真空技术的应用将会越来越广泛。
比如,随着人工智能和机器人的快速发展,越来越多的机器人需要使用真空技术来控制并固定物体。
这将在制造业、货运物流等领域带来更高效、可靠的解决方案。
真空技术应用

真空技术应用真空技术是一种应用于各个领域的高科技技术,它基于将空间中的气体分子抽取出来,创造出一种稀薄的气压环境。
真空技术在工业制造、科学研究、医疗领域等方面都有广泛的应用。
本文将探讨真空技术在这些领域的应用以及其所带来的益处。
一、工业制造领域中的1. 真空薄膜沉积技术真空薄膜沉积技术是一种通过在材料表面沉积一层薄膜来改善其性能的方法。
这项技术在半导体、光电、化工以及其他领域的制造过程中起着至关重要的作用。
通过将材料放置在真空室中,控制气压和温度,以及注入相应的材料气体,可以在材料表面沉积出精确、均匀的薄膜。
这种技术不仅提高了产品的质量和性能,而且还可保护材料免受环境腐蚀。
2. 真空包装技术真空包装技术利用真空环境抽取包装容器中的气体,形成一种低氧、低湿、低压的环境,有效地延长了食品和药品等易腐产品的保质期。
真空包装不仅可以防止氧化和细菌滋生,还能够减少产品的体积和重量,方便储存和运输。
此外,真空包装还可以保持产品的新鲜度和口感,提高产品的质量。
二、科学研究领域中的1. 真空管真空管是一种在真空环境中运作的电子元件,它是电子技术的基础。
通过将真空管内的空气抽出,可以防止电子器件中的氧化反应和能级跃迁,从而保证电子管的顺利工作。
真空管在放大、开关、调谐和检波等电子电路中有着广泛的用途,是现代通信、计算机、音频设备等高端技术的重要组成部分。
2. 真空中的实验在科学研究中,真空环境可以模拟太空的真实条件,便于进行各种物理、化学和生物实验。
例如,通过在真空中进行材料合成实验,可以控制反应的速率和纯度,得到更纯净的材料。
此外,真空条件下的观测和测量也可以得到更准确的数据,为科学研究提供更可靠的依据。
三、医疗领域中的1. 真空吸引装置真空吸引装置是一种医疗设备,通过抽取患者体内的气体或液体,减轻内压,促进创伤恢复或发挥其他治疗效果。
例如,在手术中,真空吸引装置可以帮助清除手术现场的血液和分泌物,保持手术视野的清晰;在创伤和烧伤治疗中,真空吸引装置可以减少伤口的感染和促进伤口愈合。
真空的应用及原理

真空的应用及原理引言真空是指一个容器或者一定空间内不存在气体或者其他物质分子。
真空科技已经广泛应用于众多领域,包括电子工业、医疗设备、航天工程等。
本文将介绍真空的应用及其原理。
真空的应用真空技术在以下领域有着广泛的应用:1. 电子工业•真空管:真空管是最早出现的电子元件,它在电视、收音机等电子设备中广泛应用。
真空管利用真空环境中的电子流与电极之间的相互作用来实现电子放大、整流等功能。
•半导体工艺:在半导体工业中,真空用于清洗晶圆、沉积薄膜、产生高纯度环境等工艺步骤。
真空环境可以避免氧化、污染等问题,从而提高电子器件的性能和可靠性。
2. 化学工业•真空干燥:在化学工业中,一些物质需要经过真空干燥来去除水分或其他挥发性成分。
真空干燥可以大大提高干燥速度,减少热损失,并且能够避免氧化、污染等副作用。
•蒸馏:真空蒸馏是一种通过降低环境压力来降低液体沸点从而实现分离提纯的方法。
真空环境下,液体的沸点降低,有助于去除混合物中的杂质,提高产品的纯度。
3. 医疗设备•医用真空:医疗设备中使用的吸引装置、手术装置等需要产生负压环境来吸引体内的分泌物、血液等。
医用真空设备可以有效地提升手术和治疗过程的安全性和效果。
•医用包装:在药品和生物制品的包装过程中,真空袋、容器能够有效地延长产品的保质期,防止氧化和细菌污染。
4. 航天工程•真空测试:在航天器的研制和发射前,需要进行真空环境下的测试,以验证航天器在真空条件下的性能和可靠性。
这些测试可以模拟太空环境,为航天工程提供重要的数据支持。
真空的原理真空的实现依靠以下原理:1. 气体压力气体的压力是指单位面积上所受气体分子碰撞的力。
在真空环境中,通过降低容器内气体的压力,可以使得气体分子的碰撞频率减小,进而降低气体的密度,实现真空状态。
2. 泵类设备在真空技术中,常用的泵类设备有机械泵、扩散泵、分子泵等。
这些泵类设备通过不同的机制,将容器内的气体抽出,从而实现真空状态的产生和维持。
真空技术与应用

真空技术与应用真空技术是一门研究在低气压或无气压条件下工作的科学与技术。
它在许多领域中发挥着关键作用,例如电子器件制造、材料处理、能源产业以及空间探索等。
本文将介绍真空技术的基本原理、应用领域以及未来发展趋势等方面。
一、真空技术的基本原理真空是指气体的绝对压力低于大气压的状态。
而真空技术的核心原理是通过各种手段将封闭空间中的气体排除或减少,从而达到较低的气压。
具体的技术手段包括机械泵、分子泵、离子泵等。
机械泵是最常用的真空泵之一,它利用活塞或叶片等机械运动产生抽吸效果。
而分子泵则通过高速旋转的转子将气体分子推向被抽空的方向,使其减少压力。
离子泵则利用电场和磁场的作用将气体离子抽出,从而实现真空。
二、真空技术的应用领域1. 电子器件制造:在半导体制造领域,真空技术被广泛应用于制造集成电路、平板显示器和太阳能电池等设备。
在真空中进行工艺处理,可以减少氧化反应和气体杂质对器件性能的影响,提高材料的纯度和稳定性。
2. 材料处理:真空技术在材料加工和表面处理中也起着重要作用。
例如,通过在真空环境中进行溅射薄膜、热蒸发和化学气相沉积等工艺,可以制备出高纯度、高质量的涂层材料。
3. 能源产业:真空技术在能源领域的应用非常广泛。
例如,通过在真空中进行燃烧反应,可以提高能源利用效率,减少燃烧产生的污染物。
此外,利用真空蒸馏和分离技术,可以提取和纯化石油、天然气等能源资源。
4. 空间探索:在航天领域,真空技术是必不可少的。
宇航员在航天器内需要处于真空环境下,而火箭发动机的推进剂也是在真空条件下运行。
此外,真空技术还在航天器的制造、环境控制和实验条件模拟等方面发挥重要作用。
三、真空技术的未来发展趋势随着科学技术的进步和工业需求的不断增长,真空技术也在不断发展。
未来,真空技术可能出现以下几个发展趋势:1. 高效节能:随着能源问题和环境问题的日益凸显,未来的真空技术将更加关注能源的高效利用和节能减排。
例如,研发更节能高效的真空泵和真空系统。
真空物理学中的真空技术和设备研究

真空物理学中的真空技术和设备研究真空技术是真空物理学中的核心领域之一,它涉及到实现高度真空的过程和相应的设备研究。
真空技术在众多学科领域中具有广泛的应用,如材料科学、化学、电子工程等。
本文将探讨真空物理学中的真空技术和设备的研究。
一、真空技术的定义和分类真空技术是指将容器内气体压强降低到一定范围内的技术。
根据压强的不同,真空技术可分为几个范围:高真空(10^-6 ~ 10^-7 Pa)、超高真空(10^-7 ~ 10^-12 Pa)和极高真空(低于10^-12 Pa)。
在真空技术中,最高真空度是评价设备和技术性能的重要指标。
真空技术主要包括抽气、密封和检漏三个方面。
其中,抽气是将容器内的气体抽出以降低压强的过程;密封是指将真空容器与外界环境隔绝,防止气体再次进入容器;检漏是为了确认真空容器的密封性能,以保证容器内真空度的稳定性。
二、真空技术的应用领域1. 材料科学真空技术在材料科学中有重要应用,例如薄膜沉积和材料表面处理。
薄膜沉积是通过真空蒸发、溅射等方法将材料凝结在基底表面,用于制备光学薄膜、金属膜等。
表面处理是通过真空条件下的物理或化学方法对材料表面进行清洁、活化或改性,以改善其性能。
2. 电子工程真空技术在电子工程中应用广泛,例如真空电子器件的制备与研究。
真空电子器件是指在真空条件下工作的电子元件,如电子管、冷阴极场发射器。
真空电子器件的制备需要在高真空条件下进行,以减少气体对器件性能的影响。
3. 天文学在天文学中,真空技术被用于制造和维护望远镜。
望远镜必须在真空环境中工作,以避免大气层对光的散射和吸收。
同时,望远镜需要保持高真空度以降低背景噪声,并确保观测的准确性和精度。
三、真空技术的设备研究1. 真空泵真空泵是实现真空状态的核心设备之一。
根据工作原理和结构不同,真空泵可分为机械泵、扩散泵、分子泵等类型。
机械泵通过旋转叶片产生气体的连续抽出,扩散泵则通过气体的扩散来降低压强,而分子泵则利用分子的高速击中来实现抽气。
真空科学技术的应用与发展

真空科学技术的应用与发展由于真空科学技术在不同领域中的应用越来越广泛,它已成为现代科技的重要基石之一。
而这种技术也不断发展,不断推进着人类的科技进步。
本文将探讨真空科学技术的应用与发展。
一、真空科学技术的应用1. 电子学领域真空科学技术是电子学发展的基础。
在过去的几十年里,真空管和后来的半导体器件一直是电子学的重要组成部分。
而当今,真空科学技术已经被广泛应用于电子器件加工、电子元器件测试和电子设备制造,以及大规模集成电路制造等领域。
2. 化学和材料科学领域真空科学技术在化学和材料科学领域也得到了广泛应用。
例如,真空和低压环境被广泛应用于化学反应和材料合成。
真空被认为是使许多化学反应更具选择性和更加可控的一个关键因素。
3. 空间科学领域真空科学技术在太空科学和空间科学领域的应用也非常广泛。
在太空中,真空环境使得许多现象发生,例如太阳风、太阳辐射和宇宙射线等。
在研究这些现象时,必须在地面上模拟太空中的真空环境。
因此,太空科学研究中离不开真空科学技术的应用。
4. 生物科技领域真空科学技术在生物科技领域的应用也非常广泛。
例如,离心机,是所有分子生物学实验室必不可少的仪器。
离心机通过真空漩涡原理实现细胞和分子的分离。
另外,生物科技领域的DNA测序仪也需要真空技术。
二、真空科学技术的发展1. 真空泵真空泵是技术发展最迅猛的领域之一。
早期真空泵的工作原理是改变真空的压强,但同时也会影响到被抽物体的温度。
为了克服这个问题,新型的分子泵被开发出来并广泛应用。
而且,随着科技的进步和研发经验的累积,真空泵的制造也更加高效。
2. 物理和化学分析真空技术在现代的物理和化学分析中起着重要的作用。
例如,典型的串联质谱需要将原子带到真空中,不仅可以将分离和检测过程隔离出来,还可以大大提高分子之间的碰撞频率,从而提高检测的灵敏度。
3. 薄膜技术薄膜技术的应用也成为真空技术的一个重要领域。
薄膜技术被广泛应用于生产各类电子和光学设备。
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真空技术及在电子材料与器件方面的应
用
真空的含义及特点
在真空科学中,真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态。
人们通常把这种稀薄的气体状态称为真空状况。
这种特定的真空状态与人类赖以生存的大气在状态相比较,主要有如下几个基本特点:
( 1 )真空状态下的气体压力低于一个大气压,因此,处于地球表面上的各种真空容器中,必将受到大气压力的作用,其压强差的大小由容器内外的压差值而定。
由于作用在地球表面上的一个大气压约为 10135N/m2,因此当容器内压力很小时,则容器所承受的大气压力可达到一个大气压。
不同压强下单位面积上的作
用力,如表 1 所示。
( 2 )真空状态下由于气体稀薄,单位体积内的气体分子数,即气体的分子密度小于大气压力的气体分子密度。
因此,分子之间、分子与其他质点(如电子、离子等)之间以及分子与各种表面(如器壁)之间相互碰撞次数相对减少,使气
体的分子自由程增大。
(3) 真空状态下由于分子密度的减小,因此做为组成大气组分的氧、氢等气体含
量 ( 也包括水分的含量 ) 也将相对减少。
真空的这些特点、已被人们在丰富的生产与科学实验中加以利用
不同真空状态下的真空工艺技术
随着气态空间中气体分子密度的减小,气体的物理性质发生了明显的变化,人们就是基于气体性质的这一变化,在不同的真空状态下、应用各种不同的真空工艺、达到为生产及科学研究服务的目的。
目前,可以说,从每平方厘米表面上有上百个电子元件的超大规模集成电路的制造,到几公里长的大型加速器的运转,从民用装饰品的生产到受控核聚变、人造卫星、航天飞机的问世,都与真空工艺技术密切相关。
不同真空状态下所引发出来的各种真空工艺技术的
应用概况如下所示。
不同真空状态下各种真空工艺技术的应用概况
真空状态
气体性质
应用原理
应用概况
粗真空
105 ~103(Pa)
760~10(Torr)
气体状态与常压相比较只有分子数目由多变少的变化,而无气体分子空间特性的
变化.分子相互间碰撞频繁
利用真空与大气的压力差产生的力及感差力均匀的原理实现真空的力学应用
1. 真空吸引和输运固体、液体、胶体和微粒;
2. 真空吸盘起重、真空医疗器械;
3. 真空成型,复制浮雕;
4. 真空过滤;
5. 真空浸渍。
低真空
103 ~10-1(Pa)
10~10-3(Torr)
气体分子间,分子与器壁间的相互碰撞不相上下,气体分子密度较小
利用气体分子密度降低可实现无氧化加热利用气压降低时气体的热传导及对流
逐渐消失的原理实现真空隔热和绝缘
利用压强降低液体沸点也降低的原理实现真空冷冻真空干燥
1. 黑色金属的真空熔炼,脱气、浇铸和热处理
2. 真空热轧、真空表面渗铬;
3. 真空绝缘和真空隔热;
4. 真空蒸馏药物、油类及高分子化合物;
5. 真空冷冻、真空干燥;
6. 真空包装、真空充气包装;
7. 高速空气动力学实验中的低压风洞
高真空
10-1 ~10-6(Pa)
10-3~10-8 ( Torr )
分子间相互碰撞极少、分子与器壁间碰撞频繁
气体分子密度小
利用气体分子密度小任何物质与残余气体分子的化学作用徽弱的特点进行真空
冶金、真空镀膜及真空器件生产
1. 稀有金属、超纯金属和合金、半导体材料的真空熔炼和精制;常用结构材料
的真空还原冶金;
2. 纯金属的真空蒸馏精练;放射性同位素蒸发;
3. 难熔金疆的真空烧结;
4. 半导体材料的真空提纯和晶体制备;
5. 高温金相显微镜及高温材料实验设备的制造;
6. 真空镀膜,离子注入.膜一刻蚀等表面改性;
7. 电真空工业的电光管、离子管、电子源管、电子束管、电子衍射仪,电子显微镜、 x 光显微镜,各种粒了加速器、能谱仪、核辐射谱仪,中子管、气体激
光器的制造;
8. 电子束除气、电子束焊接,区域熔炼,电子束加
超高真空
10-1 ~10-6(Pa)
10-1~10-8(Torr)
气体分子密度摄低与器壁磋撞的次敌极少致使表面形成单分子层的时间增长气态空间中只有固体本身的原子几乎没有其他原子或分子的存在。
利用气体分子密度极低与表面碰撞极少,表面形成单一分子层时间很长的原理实
现表面物理与表面化学的研究
1. 可控热核聚变的研究;
2. 时间基准氢分子镜的制作;
3 .表面物理表面化学的研究;
4. 宇宙空间环境的模拟;
5. 大型同步质子加速器的运转;
6. 电磁悬浮式高精度陀螺仪的制作。
真空在电真空器件中的应用
由于各种电真空器件的工作原理是基于电场、磁场来控制电子在空间的运动借以达到放大、振荡、显示图象等目的。
因此避免电子与气体分子间的碰撞,保证电子在空间的运动规律,防止发射热电子的阴极氧化中毒,把电子器件内抽成不同电真空器件所要求的不同真空度、保证电子器件的正常工作,是绝对必要的。
目前电真空工业中所生产的电真空器件主要有各种电子管 ( 整流管、发射管、收信管、速调管、行波管、磁控管、光电管等 ) ;各种离子管 ( 泵弧整流管、引燃管、计数管、闸流管、噪音管、雷达电线开关等 ) ;各种电子束管 ( 示波管、摄象管、显象管、 x 光管、变象管等 ) ;各种电光源管 ( 照明灯,光谱灯、仪器用灯等 ) 以及中子管、电子衍射仪、电子显微镜、 x 光显微镜,各种粒子加速器、质谱仪、核辐射谱仪、气体激光器以及利用真空中电子束进行除气、熔炼、区域提纯、难熔金属和介质的熔化和钻孔,开槽切割、放射性同位素的蒸发,难熔金属的焊接等许多方面。
这些电子器件及工艺,在近代科学和近代大工业生产中所起的作用是不言而喻的。
这里不再赘述。
真空科学与航天技术密切相关的主要环节来至于空间的环境模拟,因为运载火箭、人造卫星、载人飞船、空间站、宇宙探测器以及航天飞机等各种空间飞行器,在空间飞行的过程中、都是在宇宙的自然真空中进行的。
因此他们除了直接的受到空间真空环境的影响外,还要受到太阳辐射、各种带电粒子及温度的影响。
这些因素将造成材料性能的改变或损伤;仪器灵敏度的失灵,从而会破坏这些飞行器的工作,甚至会造成宇航员的伤亡。
为此,在地面上建立模拟空间环境的宇宙空间模拟实验装置,是非常必要的。
因为只有在各种飞行器上天之前通过地面的模拟实验。
掌握航天器在空间工作的条件和特性,消除飞行中的各种隐患,才能确保飞行器及宇航员的安全。
为了满足这些要求,目前在地面上建立起的各种模
拟装置较多。
真空在加速器及受控核聚变中的应用
加速器是对粒子加速使被加速的粒子获得高能源的装置,在加速器中能够产生各种能量的电子、质子、氘、a粒子及其它重离子。
利用这些粒子与物质的相互作用,还可以产生各种带电和不带电的次级粒子,如7粒子、中子、多种介子、超子、反粒子等。
加速器产生的粒子和射线已经用于核物理的研究以及医疗、工
业、农业食品等部门。
为确保粒子与残余气体分子不发生碰撞散射现象、真空度必须达到保证粒子直线运动的要求,否则不但会引起束流损失或粒子达不到高的能量,而且也易发生真空绝缘不够导致加速器击穿,使加速器不能处于正常工作状态。
表9是各种
加速器的分类及它们所要求的真空度。
随着地球上石油储量的逐渐减少及大量能源消耗中所引起的环境污染。
新能源的开发已经提到日程,其中受控核聚变所产生的巨大能源的利用,就是最理想的一
种。
目前,在这种新能源的开发上主要有两种,一种是利用重原子核裂变为两个轻原子核。
在其裂变反应过程中所释放出来的巨大的能量来发电、建立原子能发电站;另一种是利用两个轻原子( 如氘、氚 )聚合成一个重原子核能释放出来的巨大能量,这就是核聚变反应。
利用这种反应所产生的能量,必须对反应过程加以控制,因此称为受控核聚变。
由于这种聚变的原料氘和氚的来源可从取之不尽的海水中
提取,因此它的发展前途是不言而喻的。
核聚变反应要求的温度很高:1.约为2亿度,这样高的温度、只有像太阳那样的恒星内部才能达到。
在聚变反应中,如果氘氚中含有杂质、这种超高温是很难达到的。
因此将核聚变装置中抽到十分清洁的超高真空是必不可缺少的条件。
通常要求的真空度在10-7 ~ 10-9Pa范围内。
随着科学技术的发展、特别是近年来计算机和微电子学、生物工程、材料科学、表面科学、航天和航海工程等高技术科学的发展,对真空科学要求越来越高。
真空科学做为这些高技术发展不可缺少的技术必将起到更加重要的作用。
例如,在目前微电子学及其纳米级电子材料和元器件的发展中。
对真空系统不仅要求采用高真空、超高真空和真空气氛清洁无油,而且要求耐腐蚀、耐粉尘。
为了适应这些要求,在真空获得设备中制造各种于式泵、耐腐蚀泵,进一步发展磁悬浮式分子泵和能够避免强磁场及等离子体对涡输分子泵金属转子产生涡流发热的用陶瓷做成转子的新型分子泵,是很必要的。
在真空测量方面,我国与国外也存在较大的差距,主要表现在真空规管的结构,电子线路的设计,集成电路和自动换挡及数字显示等新技术的采用上。
因此尽快的改变我国真空测量仪器的现状,促进这一技术向多用化、自动化及体积小、外形美等方面发展,也是一个重要的问题。
此外,追赶当前国际上在极高真空测量和特殊条件下的真空测量颈域中的先进水平、也是我国真空工作者一项责无旁贷的艰巨任务。