真空技术及真空计量基本知识
真空技术基础
极限真空Pu（Pa）：真空系统所能达到的最高真空，决定镀 膜的质量； 抽气速率S（L/S）：规定压强下单位时间所抽出的气体的体 积，决定抽真空需要的时间。 真空系统所能达到的真空度由方程决定：
Q V dPi P Pu S S dt
式中，Pi为被抽空间气体的分压强，Q为真空室的各种放 气源的气体流量，V为真空室的体积，t为时间。
39
吸气 吸气
吸气截止
压缩
排气
40
41
42
对机械泵油的基本要求：������ 1.饱和蒸汽压低。不容易挥发。������ 2.有一定的润滑性和粘度。润滑和油封性能好。 3.稳定性高。耐高温，不易氧化变质。 4. 定期检查油面，补充泵油。
43
空气中水蒸汽的处理
气镇阀
44
1.3.2 油扩散泵
麦克斯韦速度分布曲线
16
用麦克斯韦速度分布函数求平均值 平均速度
va
0
v vf (v)dv
0
m 4 2kT
8kT m
3/ 2
2 mv 3 v exp 2kT dv
va v
17
方均根速度
vr
v
2
式中1/π是由于归一化条件，即位于2π立体角中的几率为1而出现 的。
27
余弦散射律的意义：
固体表面会将分子原有的方向性彻底消除，均满足余弦 定律；散射的本质是一个再发射过程，分子在固体表面要停 留一定时间，使之与固体进行能量交换。
28
作业：
试举出工业上利用真空技术的5个例子。 试从荧光灯的发光原理出发，解释荧光 灯管为什么要抽真空？ 估算标准状态下空气分子的平均自由程。 （空气分子的平均直径等相关参数请 查阅有关文献。）
7~0真空技术基础知识
第七单元 真空技术7-0 真空技术基础知识“真空”是指气体分子密度低于一个大气压的分子密度稀薄气体状态。
真空的发现始于1643，那年托利拆利（E.Torricelli ）做了有名的大气压力实验，将一端密封的长管注满水银倒放在盛有水银的槽里时，发现了水银柱顶端产生了真空，确认了真空的存在。
此后，人们不断致力于提高真空度，随着科学技术的发展，现在已经能够获得低于10-10Pa 的极高真空。
在真空状态下，由于气体稀薄，分子之间或分子与其它质点之间的碰撞次数减小，分子在一定时间内碰撞于表面上的次数亦相对减小，这导致其有一系列新的物化特性，诸如热传导与对流减小，氧化作用小，气体污染小，气化点降低，高真空的绝缘性能好等等，这些特征使得真空特别是高真空技术已发展成为先进技术之一，目前，在高能粒子加速器、大规模集成电路、表面科学、薄膜技术、材料工艺和空间技术等科学研究的领域中占有重要地位，被广泛应用于工业生产，尤其是在电子工业的生产中起着关键的作用。
一、真空物理基础 1． 真空的表征表征真空状态下气体稀薄程度的物理量称为真空度。
单位体积内的分子数越少，气体压强越低，真空度越高，习惯上采用气体压强高低来表征真空度。
在SI 单位制中，压强单位为 牛顿/米2（N/m 2）：1牛顿/米2=1帕斯卡（Pascal ）， （7-0-1）帕斯卡简称为帕（Pa ），由于历史原因，物理实验中常用单位还有托（Torr ）。
1标准大气压（atm ）=1.0135×105(Pa)，1托=1/760标准大气压 （7-0-2） 1托=133.3帕斯卡习惯采用的毫米汞柱（mmHg ）压强单位与托近似相等（1mmHg=1.00000014）托。
各种单位之间的换算关系见附表7-1 2． 真空的划分真空度的划分（不同程度的低气压空间的划分）与真空技术的发展历史密不可分。
通常可分为：低真空（Pa 10~1013-）、高真空（Pa 10~1061--）、超高真空（Pa 10~10-10-6）和极高真空（低于Pa 1010-）。
真空技术的基本知识
例：2X一70 表示双级旋片式真空泵,抽气速率为70L／S。
利用真空与大气之间的压力差所产生的力可实现真空在下述 方面的力学应用。
具体应用： 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。
中真空 1.33×102 ~1.33×10-1（Pa）
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 。
1. 真空的含义及表征
1.1大气与真空 1.2真空度的表征及单位 1.3真空区域的划分
2. 真空的获得
2.1 真空获得设备 旋片泵 定片式真空泵 往复泵 罗茨泵 水环真空泵 分子泵 滑阀式真空泵 油扩散泵
2.2 真空泵的选型
第一章 真空技术的基本知识
3. 真空测量及其设备
3.1 什么是真空测量
高的压强；
1.3 真空区域的划分
划分依据：真空在技术上的应用特点、真空的物理特性、 真空获得设备和真空检测仪表的有效适用范围 （GB3163）
低真空 1.33×105 ~1.33×102（Pa）
低真空这种气体状态与常压状态相比较，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。
2. 真空的获得
分子密度减小 分子数减少
抽走 化学反应
吸附 结晶 容积扩大
2.1 真 空 获 得 设 备
真空技术及真空计量基本知识
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。
kT V N p ??=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。
真空知识
基础知识1、真空的概念“真空”一词来自拉丁语“vacuum”，原意为“虚无”、“空的”。
真空是指在给定空间内低于环境大气压力的气体状态，即该空间内的气体分子密度低于该地区大气压力的气体分子密度，并不是没有物质的空间。
水环真空泵应用于低真空（105—103 Pa）领域2、真空的测量单位在真空技术中，表示处于真空状态下气体稀薄程度的量称为真空度，可用压力、分子数密度、平均自由程和形成一个单分子层的时间常数等来表征，但通常用气体的压力（剩余压力）值来表示。
气体压力越低，表示真空度越高；反之，压力越高，真空度越低。
法定的压力计量单位为帕［帕斯卡］，符号为Pa1Pa=1N.m-2 此外，还可用真空度的百分数作测量单位。
δ——真空度百分数（%）P——绝对压力（Pa）Pb-P 表示真空压力表读数，表压力（用Pe表示）真空度百分数δ（%）与压力P对照表3、单位换算1atm（标准大气压）=1013.25hPa（百帕）1mmHg（毫米汞柱）=1Torr（托）=1.333 hPa（百帕）1bar（巴）=1000 hPa（百帕）1mbar（毫巴）=1 hPa（百帕）１inHg（英寸汞柱）=25.4mmHg（毫米汞柱）=33.8 hPa （百帕）4、相关术语◇气量——水环真空泵的气量是指入口在给定真空度下，出口为大气压1013.25hPa时，单位时间通过泵人口的吸入状态下的气体容积，m3/min或m3/h 。
◇最大气量——水环真空泵的最大气量是指气量曲线上的气量最大值，m3/min或m3/h。
◇真空度（或称作压力）——水环真空泵的真空泵是指入口处在真空状态下气体的稀薄程度，以绝对压力表示，Pa、hPa、kPa。
◇极限真空度（或称作极限压力）——水环真空泵的极限真空度是指入口处气量为零时的真空度，Pa、hPa、kPa。
◇压缩比——吸入压力下气体容积与压缩后气体容积之比◇饱和蒸汽压——在给定温度下，某种物质的蒸汽与其凝聚相处于相平衡状态下的该种物质的蒸汽压力。
真空基本知识
•真空泵是吸入口形成负压，排气口直通大气，两端压力比很大抽出气体的机械
右图是运用真空泵的典型真 空回路
18
2 真空获得
☞ 机械泵
Rotary Vane Pumps
19
2、真空获得
工作原理：
依靠插在偏心转子中的数个可以
滑进滑出的旋片将泵体内的气体隔离、 压缩，然后将其排出泵体之外。
极限真空度： 10-2 －10-1 Pa左右。 优点：结构简单、工作可靠。 缺点：油蒸气回流、引起污染
托/Torr 7.5×10-3 1 0.75 760
毫巴/mbar 1× 10-2 1.333 1 1.013 ×103
标准大气压 9.87× 10-6 1.316 ×10-3 9.87× 10-4 1
3
1.1 真空知识
☞ 真空的划分
粗真空: 1x105 ～ 1x102 Pa （粘滞流） 真空干燥、真空浸渍 低真空: 1x102 ～ 1x10-1 Pa （分子流） 热处理、低压化学气相沉积 高真空: 1x10-1 ～ 1x10-6 Pa
20
2、真空获得
☞ 罗茨泵（Roots Pumps）
工作原理：
两个8字形的转子以相反的方向 旋转，两个转子始终保持相切合，咬 合精度很高，切合处气体始终不能通 过，只能从上、下两边被扫出真空系 统。用作次级泵。
极限真空度： 10-4 Pa左右(双级)。 优点：结构简单、无油气回流，
抽速很大。
缺点：
2）平均速率
v
3）方均根速率
v 2 v vp
速率与声速（340m/s）相比拟
7
1.2 稀薄气体性质
☞ 平均自由程
气体分子在连续两次碰撞之间的平均路程称分子的平均自由程。
真空技术基础知识
202mbar
100%
-811 mbar -1,013mbar
0 mbar
四真空度 测量单位 官方单 帕斯卡 位： （Pa）
bar、 其他单 mbar、% 位： 等 单位换 算：
1001PMaP=a1＝h 1x106Pa Pa
1hPa=1mb ar 1mbar=0. 001bar
1Pa =1N/m2
一 真空 的概念 物理学上 将真空定 义为:一 个空间不 含有任何 物质的状 态(或称 之为绝对 真空);然 而事实上 这种状态 无法实 现.因此 通常当某 一空间内 的空气压 力低于其 外部大气 压力或是 空间内空 气分子颗 粒密度下 降时,我 们称之为 真空状 态.
真空技术基础知识
压力表
压力表
恒温下,所含分子微 粒少,压力小,真空度 越高
真空抽取力 N (大）
2、当一个物体接触 吸盘时，流量减少， 浮子弹簧力向上。 这样密封被打开， 真空就在吸盘处产 生。
P 《 F,浮子下 降，安全阀被打 开。
1、当吸盘与大气相 通时，浮子被吸会 壳体。 在这个位置上气体 只能通过浮子末端 小孔流动。
2 吸盘时，流 浮子弹簧力 这样密封被 真空就在吸 生。
真空发生器包括一个气流喷嘴（文丘里 和一个排气口（消声器）、吸盘连接口。 通过狭小的喷嘴（文丘里喷嘴）时气流
5倍。在排气口与文丘里喷嘴 之间有一段很短的间隙，来自入口的压 在通过该间隙时体积膨胀，并产生吸气 于是在这个装置的输出口（即真空口）
真空值采 特点： 用正值
105 GV(低真空)
102 FV(中等真空)
10-1 HV(高真空)
10-5 UHV(超高真空)
10-14
应用于抓取技术的真 空范围;
真空理论基础知识
实验十 真空的获得与测量实验目的 1．学习高真空的获得与测量方法。
2．熟悉有关设备和仪器的使用方法。
实验仪器高真空装置，机器泵，扩散泵，复合真空计，检漏仪。
实验原理 真空技术在工业生产和科学研究中广泛的应用。
真空技术主要包括真空的获得、测量和检查漏气等方面的内容。
1．高真空的获得获得真空用真空泵。
真空泵按工作条件的不同分为两类：能够在大气压下工作的真空泵称为初级泵（如机器泵），用来产生预备真空，需要在预备条件下才能工作的真空泵称为次级泵（如扩散泵），次级泵用来进一步提高真空度，获得高真空。
（1）机器泵 一般采用油封转片式机器泵，其结构如图3－10－1所示，在圆柱形气缸（定子）内有偏心圆柱作为转子，当转子绕轴转动时，其最上部与气缸内表面紧密接触，沿转子的直径装有两个滑动片（简称滑片），其间装有弹簧，使滑动片在转子转动时与气缸内表面紧密接触，当转子沿箭头所指方向转动时，就可以把被抽容器内的气体由进气管吸入而经过排气孔，排气阀排出机械泵。
为了减少转动摩擦和防止漏气，排气阀及其下部的机械泵内部的空腔部分用密封油密封。
机械泵用的密封油是一种矿物油，要求在机械泵的工作温度下有小的饱和蒸汽压和适当的粘度，机器泵的极限真空度一般在10－2～10－4mmHg ，抽气速率一般为每分钟数十升到数百升。
（2）扩散泵 一般多采用油扩散泵，其结构如图3－10－2所示，扩散泵是高真空泵，当机器泵的极限真空度不能满足要求时，通常加扩散泵来获得高真空。
这种泵不能从通常气压下开始工作，只能在低于1Pa气压下才能工作。
因此，必须与初级泵串联使用。
油扩散泵使用的工作液体有许多种，目前广泛使用的是274号硅油（20℃时饱和汽压为1.3×10－7 Pa ）和275号硅油（20℃时饱和汽压为1.3×10－8 Pa ）。
在扩散泵开始工作之前，必须先开动机器泵抽气，等达到预备真空时（约1.3 Pa ），便可以使用电炉对蒸发器中的硅油进行加热。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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，气体分子数密度及压力和温度有关。
每立方厘米中的气体分子数可以表示为：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，及压力成正比。
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。
分子的这种运动及温度有关，因此我们称之为热运动。
做无规则运动的气体速度不都具有相同的值，而是形成一个各种速度的速度分布，具有最大速度和最小速度的分子数都比较少，而具有“中等”速度的分子数比较多，速度的分布是有规律的。
容器中的气体，施于器壁或测量元件的压力，是大量气体分子不断对他们进行碰撞的结果。
我们知道，所有气体分子都在以各种可能的速度和方向无规则的运动着，随时都有一部分分子碰撞到器壁或测量元件上，并把它们的动量传递给被碰撞的物体，对于一个分子来讲，它每次碰撞在什么地方，有多大的动量都是偶然的，不确定的。
但对于容器中的大量分子而言，每时每刻都有许多分子碰撞到器壁和测量元件上，按照统计规律，这种碰撞是恒定的、持续的、确定的，从宏观上表现出来的，就是压力。
因此从分子运动的观点看，气体压力是由于大量气体分子做无规则的热运动，对物体表面施加碰撞的统计平均结果。
1.3 真空的特点在低于大气压力的稀薄气体中，气体所显示的第一个特点是气体分子数目的减少,即单位体积内所具有的分子数目的减小.低压气态空间所显示的第二个特点是随着分子数目的减少,分子间、分子及器壁之间相互的碰撞次数也逐渐的减少下来。
随大气压力降低，每秒种内碰撞到每平方厘米表面积上去的分子数是在不断减少的。
低气压状态中，气体的第三个特点是气体分子热运动自由程的增大。
所谓自由程，是指一个气体分子在其热运动过程中，彼此之间不断发生碰撞，一个分子及其它分子每连续两次碰撞之间所走的路程。
由于分子运动速度不同，运动情况不同，单独讨论某一个分子的自由程是无意义的，因此通常采用平均自由程的概念，它定义为相当多的不同自由程的平均值。
平均自由程也只有统计的概念。
理论和实验表明，气体分子的平均自由程可以用下式表示其中为σ分子直径，p为压强，T为气体温度，k为玻耳兹曼常数。
二、真空的度量根据上面的讨论，我们可以看出，在真空中气体分子数目、气体分子间相互碰撞次数及气体分子碰撞到空间任何物体表面上去的次数都有着明显的减少。
随着气态空间分子数的减少，即出现了真空度不断提高的过程。
所谓真空度，就是空间中气态物质的稀薄程度。
气体的压力越低，其稀薄程度越大，也就是真空度越高。
因此，低压力及高真空或高压力及低真空，在含义上是完全相同的。
在真空技术中由于真空度和压强有关，所以真空度的度量单位是用压强来表示。
压强所采用的法定计量单位是帕斯卡（Pascal），简称帕，是目前国际上推荐使用的国际单位制。
我国采用国际单位制。
1958年，第一届国际技术会议曾建议采用“托”(Torr)作为测量真空度的单位。
托（Torr）是最初获得真空时被采用的真空技术中的独特单位，实际上也是1mmHg柱所产生的压强。
两者的关系为1Torr=133.322Pa=1mmHg。
还有一种压强的计量单位是巴(bar), 1 bar =105 Pa ，它的常用单位是毫巴(mbar)，1mbar=10-3bar=100Pa，这也是我们镀膜线控制界面所用的压强单位。
三、真空的划分有了度量真空度的单位，就可以定量表示真空度的高低了。
但在习惯上，人们只需要指出真空状态的大致情况时，采用划分真空区域的方法是比较方便的。
根据我国制定的国标，真空区域大致划分如下：低真空区域105-102Pa （760-1托）中真空区域102-10-1Pa （1-10-3托）高真空区域10-1-10-5Pa （10-3-10-7托）超高真空区域＜10-5Pa （＜10-7托）3.1 低真空区域在低真空情况下，气体分子的平均自由程小于10-4cm，分子数密度还很高，在容器壁上经常保留着一个被吸附的气体层，容器内部气体分子由于不断及其它分子发生碰撞，所以运动轨迹是一个平均自由程远小于容器尺寸的空间折线。
如图1示。
图1 低真空下气体分子的运动轨迹λ<<d 图2 低真空下蒸汽分子的运动轨迹此时如果容器内部存在一个蒸发源，例如用电热杯加热一小杯水，由于气体分子数密度高，在水蒸气分子不断离开水面又会不断被碰撞返回水面，所以蒸发速度慢。
另一方面，离开水面的蒸汽分子由于及其他气体分子碰撞，完全破坏了刚离开水面时的方向，而是通过杂乱无章的空间折线做随机运动，如图2示。
任何蒸汽分子都可能凝结在容器壁或屏的任何一面，不会由于屏的存在而在容器上部壁上出现“分子阴影”。
因此真空镀膜不能工作在粗真空范围，否则，就会在真空镀膜机腔内及被镀件的所有表面上出现膜层。
在低真空情况下，气体传导热量的能力及压力无关。
低真空情况下气体传导热的过程主要是靠气体分子间的相互碰撞，动能高的气体分子通过碰撞把热能传递给动能低的分子以完成热量的传递。
若压力高，分子数密度大，分子平均自由程小，反之，压力低，分子数密度小，平均自由程增加，二者相互关联，使得在粗真空范围内气体的热传导能力并不随着压力的降低而提高。
在低真空条件下，分子自由程小，气体可视为连续介质，气流通过管道时，流层间存在摩擦阻力，因此流速沿半径方向会均匀减小，中间最大，而贴近管壁处由于壁对气体的粘着作用，使流速为零。
从分子运动的观点看，出现这种现象的原因是气体分子具有传递动量的能力。
气体随气流做定向运动时具有一定的动量，由于分子数密度很高，这些分子同时还要在各个方向上做无规则热运动，碰撞及之相邻的气体分子，把它们的一部分动量传递给这些分子，这样互相碰撞传递动量的结果，形成如上所述的速度分布。
气体的这种传递动量或内部各层之间交换动量的现象称为气体的粘滞性和内摩擦。
上述气体分子的平均自由程小于管道最小截面尺寸的流动状态就称为粘滞流。
低真空下气体的流动主要表现为粘滞流。
3.2 中真空区域在中真空区域内，随真空度由低到高，分子的平均自由程从10-4cm到10cm，变得可及容器尺寸相比拟。
所以中真空情况下，容器壁上吸附的气体层比低真空容易脱离器壁。
中真空环境中液体的蒸发也要比低真空快很多。
在中真空状态下，随着气压的降低，平均自由程的增加就开始不足以补偿分子数减少造成的影响，出现了热传导能力及压力有关的现象，在一定范围内，热传导能力及气体压力成正比。
根据这一特点，制成了热传导式真空计。
在中真空下，分子的平均自由程可以及容器的尺寸相比拟，但分子之间还存在较多碰撞，气体的流动既不是粘滞流，也不是分子流，而是介于粘滞流和分子之间的一种中间流状态。
3.3 高真空区域在高真空情况下，气体分子的平均自由程一般在10cm以上，这就是说，在一个容器内部，做热运动的气体分子之间已几乎不发生碰撞。
它们只及容器壁发生碰撞，在容器壁间作折线运动。
如图3示。
图3高真空时气体分子的热运动路径图4高真空时蒸汽分子的直线轨迹λ>>d 在高真空情况下，由于离开器壁的分子不能及其它分子碰撞返回器壁表面，所以器壁上，至少是大部分器壁上已不能保留布满气体分子的吸附层。
在高真空情况下，如果真空容器的内部存在一个蒸发源，例如真空镀膜的蒸镀物质，由于蒸发的原子不可能因及其它分子碰撞而返回蒸发源，所以蒸发速度可以达到该温度下的最大值。
另外，从蒸发源飞离的蒸发原子，将不改变方向，一直碰到器壁或屏上，并凝结在那里。
冷凝的蒸镀层只在屏朝向蒸发源的那一面和器壁不被遮挡的部分出现，如图4所示。
如同蒸发源是一个点光源一样。
这就是真空镀膜的基础。
在高真空情况下，气体的热传导能力及压力有关，压力越低，热传导能力越差。
绝热性能越高。
这是因为压力越低，载热分子数越少的缘故。
像杜瓦斯、保温瓶等都是利用了这一原理。
四、蒸汽所谓蒸汽（又称可凝性气体），是相对于永久气体（或称非可凝性气体）而言的。
对于任何一种气体，都存在着一个临界温度，在临界温度以上的气体，不能通过等温压缩发生液化，称为永久气体；而在临界温度以下的气体，靠单纯增加压力即能使其液化，便是蒸汽。
空间中的蒸汽分子返回到液体内去的过程叫凝结。
凝结的逆过程，即液体分子飞到空间变成蒸汽的现象，叫蒸发。
单位时间通过单位面积液面蒸发的质量叫蒸发率，单位是kg/(m2·s)。
在汽、液共存的条件下，蒸发和凝结现象同时存在，若蒸发率大于凝结率，则宏观上表现为液体的蒸发；若蒸发率小于凝结率，则宏观上表现为蒸汽的凝结；二者相等时，则处于饱和状态，此时空间蒸汽的压力称为对应温度下的饱和蒸汽压P S。
物质的饱和蒸汽压P S随着温度升高而增大。
在真空工程中，在蒸汽没有达到饱和之前可以使用理想气体定律和公式来描述蒸汽的性质；而蒸汽一旦达到饱和，理想气体定律不再适用，气体的饱和蒸汽压P S只及温度有关，在特定温度下是一个定值。
只要保持温度恒定，饱和蒸汽压就不会改变，容积减小，将有一部分蒸汽分子凝结成液体；反之增大容积，又会有一部分液体变为气体。
饱和蒸汽受压缩时发生液化这一性质常给变容式真空泵的抽气带来困难，最突出的就是水蒸汽的抽除问题。
以最常见的旋片泵为例，如果吸入的气体中水蒸汽的比例较大，在水蒸汽和永久气体被压缩达到排气压力之前，水蒸汽的分压力已经达到饱和蒸汽压，那么继续压缩的过程中，就会有一部分水蒸汽发生液化而混入泵油中，无法排出泵外，并且回到膨胀腔后还会在低压下重新汽化成蒸汽，增大吸气侧的水蒸汽比例和压力，导致泵的抽气能力和极限真空的下降。