真空的四個等級

2022/06/15

為了研究真空和實際應用的方便，常把真空劃分為粗真空、低真空、高真空和超高真空四個等級。隨著真空度的提高，真空的性質將逐漸變化，并經歷由氣體分子數(shù)的量變到真空質變的過程。

（1）粗真空（10⁵～10²Pa）

在粗真空狀態(tài)下，氣態(tài)空間的特性和大氣差異不大，氣體分子數(shù)目多，并仍以熱運動為主，分子之間碰撞十分頻繁，氣體分子的平均自由程很短。通常，在此真空區(qū)域，使用真空技術的主要目的是為了獲得壓力差，而不要求改變空間的性質。電容器生產中所采用的真空浸漬工藝所需的真空度就在此區(qū)域。

（2）低真空（10²～10^-1Pa）

在低真空狀態(tài)下，每立方厘米內的氣體分子數(shù)為1018～1018個。氣體分子密度與正常大氣壓有很大差別，氣體中的帶電粒子在電場作用下，會產生氣體導電現(xiàn)象。這時，氣體的流動也逐漸從黏稠滯流狀態(tài)過渡到分子狀態(tài)，這時氣體分子的動力學性質明顯，氣體的對流現(xiàn)象完全消失。因此，如果在這種情況下加熱金屬，可基本上避免與氣體的化合作用，真空熱處理一般都在低真空區(qū)域進行。此外，隨著容器中壓強的降低，液體的沸點也大為降低，由此而引起劇烈的蒸發(fā)，而實現(xiàn)所謂"真空冷凍脫水"。在此真空區(qū)域，由于氣體分子數(shù)減少，分子的平均自由程可以與容器尺寸相比擬，并且分子之間的碰撞次數(shù)減少，而分子與容器壁的碰撞次數(shù)卻大大增加。

（3）高真空（10^-1~10^-6 Pa）

在高真空狀態(tài)下，氣體分子密度更低，容器中分子數(shù)很少。因此，分子在運動過程中相互碰撞很少，氣體分子的平均自由程已大于一般真空容器的線度，絕大多數(shù)的分子與器壁相碰撞。因而在高真空狀態(tài)蒸發(fā)的材料，其分子（或微粒）將按直線方向飛行。另外，由于容器中的真空度很高，容器空間的任何物體與殘余氣體分子的化學作用也十分微弱。在這種狀態(tài)下，氣體的熱傳導和內摩擦已變得與壓強無關。

（4）超高真空（<10^-6 Pa）

在超高真空狀態(tài)下，每立方厘米的氣體分子數(shù)在100個以下。分子間的碰撞極少，分子主要與容器壁相碰撞。超高真空的用途之一是得到純凈的氣體，其二是獲得純凈的固體表面。此時氣體分子在固體表面上是以吸附停留為主。

利用真空技術可獲得與大氣情況不同的真空狀態(tài)。電子材料、電子元器件和半導體集成電路的研制和生產與真空技術有著密切的關系。真空技術已廣泛用于工業(yè)生產、科學實驗和高新技術的研究等領域。