《真空技術(shù)基礎(chǔ)》PPT課件

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1、真空技術(shù)基礎(chǔ)FundamentalVacuumTechnologyPlan:田永,沈燁,陳路Report:陳路1.真空的介紹2.真空的獲得3.真空的測量“真空”這一術(shù)語譯自拉丁文Vacuo，其意義是虛無。真空應(yīng)理解為氣體較稀薄的空間。在指定的空間內(nèi)，低于一個大氣壓力的氣體狀態(tài)統(tǒng)稱為真空。自然真空：宇宙空間所自然存在的人為真空：人類利用真空泵抽取所獲得的絕對真空：完全沒有氣體的空間狀態(tài)相對真空：氣體稀薄，分子數(shù)較少的狀態(tài)真空狀態(tài)下氣體稀薄程度稱為真空度，通常用壓力值表示。真空（Vacuum）真空技術(shù)的發(fā)展歷史最早的真空獲得和應(yīng)用，可追溯到公元前六世紀(jì)，我國煉

2、鐵技術(shù)就相當(dāng)進(jìn)步，為了熔化鐵，在煉鐵爐上配有鼓風(fēng)設(shè)備。最初使用的叫“鞲[gōu]”的皮囊鼓風(fēng)、“風(fēng)箱”鼓風(fēng)。還有更為典型的例子是中醫(yī)的拔火罐。兩千年前，它已在我國民間用作治病的工具。它很好地利用了空氣熱脹冷縮、蒸汽冷凝等物理現(xiàn)象來形成罐內(nèi)真空。歷史上有確切記載獲得“真空”的卻是歐洲人。1643年，意大利人托利拆里(Torricelli,Evangelista,1608-1647)做了大氣壓實驗。他用一根一端封閉的細(xì)長玻璃管和一個盛水銀的小槽，先將水銀從玻璃管開口端灌入，直到灌滿全管。然后壓住開口，將玻璃管倒立在水銀槽內(nèi)，再打開壓住的開口。此時玻璃管中的水銀

3、高度逐漸下降，直到距離小槽液面以上760毫米時，就不再下降了。1654年德國人葛利克發(fā)明了活塞真空泵。他為了證明大氣壓的巨大力量，曾做過一次公開實驗,他用兩個直徑119厘米的半球合起來，用真空泵將球內(nèi)空氣抽除，因而求得的表面上所受大氣壓是很大的橫向分力，每個半球用8匹馬，才能向相反方向拉開。因為該實驗在德國馬德堡做的，故被稱為馬德堡半球?qū)嶒灦劽谑馈?905年德國蓋得發(fā)明了機械泵，1906年皮拉尼發(fā)明熱阻真空計；之后，蓋得又于1913年和1915年先后發(fā)明了分子泵、擴散泵；1916年貝克利發(fā)明了熱陰極電離計。蓋德發(fā)明的機械泵蓋德發(fā)明的分子泵真空技術(shù)迅速從

4、低真空發(fā)展到高真空，高真空技術(shù)的發(fā)展勢頭一直延續(xù)到第二次世界大戰(zhàn)。尤其是?？寺?936年發(fā)明了油擴散泵，潘寧1937年發(fā)明了冷陰極電離計，使得高真空技術(shù)在獲得和測量兩方面基本上已完善。直到今天，這些發(fā)明還運用在多數(shù)真空系統(tǒng)上?，F(xiàn)代的有擴散泵今天的真空技術(shù)，已能獲得和測量從大氣壓（105pa）到10-13pa，壓力范圍達(dá)18個數(shù)量級，并隨著某些新應(yīng)用的開拓而要求一步步地接近“理想真空”。今天的真空技術(shù)：105pa～10-13pa真空技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域電子技術(shù)、航空航天技術(shù)、加速器、表面物理、微電子、材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)、化工、冶金、日常生活等各個領(lǐng)域。（電子管、電視管

5、、加速器、電子顯微鏡、鍍膜、杜瓦絕熱）需要真空系統(tǒng)的微加工設(shè)備：電子束光刻設(shè)備，熱CVD，鍍膜設(shè)備，熱處理設(shè)備等等真空量度單位1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mmHg=760Torr1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.013x105Pa1Torr=133.3Pa1mbar=100PaPSI:磅（力）/平方英寸。1MPa=145PSI760mmHgVacuumATM11單位帕/Pa托/Torr毫巴/mbar標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1Pa17.5×10-31×10-29.87×10-61Torr133.311.3331.316×10-31mba1000.7519.87×10-41atm1.013×105

6、7601.013×1031真空（壓強）單位真空度和壓強壓強越低，真空度越高；壓強越高，真空度越低。國際單位：帕斯卡（Pascal）Pa常用單位：托（Torr）毫米汞柱（mmHg）巴（bar）標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）真空度可分為：壓力范圍和真空泵氣流種類真空狀態(tài)真空壓力特性分析應(yīng)用范圍黏滯流(Viscousflow)初真空：10Pa~105Pa10Pa~105Pa氣體分子間因黏滯力作用，氣體運動有方向性，此方向與抽氣方向相同工業(yè)應(yīng)用（包裝）過渡流(Transitionflow)中真空：10-2Pa~10Pa10-2Pa~10Pa真空度在10-6Torr以內(nèi)時，水

7、汽占70%-90%CVD沉積技術(shù)分子流(Molecularflow)高真空：10-2Pa~10-6Pa氣體分子跟管壁間碰撞教分子間碰撞多。氣體分子間隨意運動方向。濺射沉積技術(shù)超高真空：10-6Pa~10-10Pa原子表面和界面分析極高真空：<10-10Pa10-9Pa月球大氣壓強，10-15Pa星際空間壓強超高真空超高真空為得到超純的或精確摻雜的鍍膜或分子束外延生長晶體創(chuàng)造了必要的條件，這促進(jìn)了半導(dǎo)體器件、大規(guī)模集成電路和超導(dǎo)材料等的發(fā)展，也為在實驗室中制備各種純凈樣品（如電子轟擊鍍膜、等離子鍍膜、真空剖裂等）提供了良好的基本技術(shù)。超高真空可以提供一個“原

8、子清潔”的固體表面，可有足夠的時間對表面進(jìn)行實驗研究。這是一項重大