真空物理基础.pptVIP

真空物理基础内容提要：真空的应用（真空在各个领域的应用）真空的衡量（单位及换算关系）真空的获得（泵的类型，泵的原理及真空系统）镀膜领域中的真控技术真空的划分（低、中、高和超高真空）真空的测量（各种常见真空测量装置）什么是真空？（工业标准的真空）一、真空基础1大气压下气体分子密度约为2.687×1025/m3；气压1×10-4Pa的高真空中，气体分子密度约为2.65×1016/m3；……123654气体分子密度可以接近于零，却不是零。按照工业标准的规定，真空绝不是“完全空”，而是一种“低于一个标准大气压的气体充满空间的状态”。由此可知，工业领域所说的真空，与我们平时想象中的“完全空”的真空相差十万八千里。空无一物的理想真空，实际上是不存在的。?宇宙中，气体分子密度﹤109/km3，甚至每km3只有几个气体分子。真空真的是“什么都没有”吗?真空的定义真空现象从地球表面向外空延伸，离地面距离越远，空气越稀薄；宇航员在外空间时都必须穿上太空服，一方面就是为了防止宇航员被负压伤害。气相薄膜沉积过程中的真空容器；霓虹灯管或日光灯管；AES，XPS，SEM，TEM等设备……其中，1和2属于自然真空，3-5属于人为真空。人为真空需要通过真空泵系统来实现。真空的衡量真空是一种环境，其衡量单位就是气体压力，压力值越低，真空度就越高常用单位有：（1）Pa,（2）mbar,（3）Torr(mTorr)压强单位换算关系表单位名称帕/Pa托/Torr毫巴/mbar大气压/atm1帕17.501×10-310-29.869×10-61托1.333×10211.333×10-１1.315×10-31毫巴1027.501×10-１19.869×10-41大气压1.013×105760.001.013×1031真空的意义①MonolayerCoverageTimeForanidealgas,thetimeneededformonolayercoverageisgivenby: tML?1019/ZAwhereZAisimpingementrate.②ImpingementRate(Flux)Foranidealgas,theimpingementrateisgivenby: ZA=ρv/4where,ρ-thenumberdensityofgasmoleculesv-themeanvelocity不同真空条件下气体分子的状态DegreeofVacuumPressure

(Torr)GasDensity,ρ

(moleculesm-3)MeanFreePath

(m)Time/ML,tML

(s)Atmospheric7602x10257x10-810-9Low13x10225x10-510-6Medium10-33x10195x10-210-3High10-63x1016501UltraHigh10-103x10125x105104Collision-FreeConditions:P~10-6TorrMaintainaCleanSurface:P~10-10Torr真空的划分真空等级真空度范围备注低真空105~102Pa气态空间近似为大气状态，分子以热运动为主，分子间碰撞十分频繁中真空102~10-1Pa气体分子的流动逐渐从黏流状态向分子状态过渡，此时气体分子之间和分子与器壁之间的碰撞次数差不多高真空10-1~10-5Pa气体分子的流动已为分子流，气体分子与容器壁之间的碰撞为主，而且碰撞次数大大减少，粒子沿直线飞行超高真空＜10-5Pa气体分子数目很少，几乎不存在分子间的碰撞，分子与器壁的碰撞机会也很少根据GB3163－82，真空区域大致划分如下：真空的获得常用真空泵的工作压强范围及起动压强：真空泵种类工作压强范围（Pa）起动压强（Pa）旋片式机械真空泵1×105～6.7×10-11×105罗茨真空泵1.3×103～1.31.3×103分子筛吸附泵1×105～1.3×10-11×105油扩散泵1.3×10-2～1.3×10-71.3×10涡轮分子泵1.3～1.3×10-51.3溅射离子泵1.3×10-3～1.3×10-96.7×10-1钛升华泵1.3×10-2～1.3×10-91.3×10-2低温泵1.3