00真空技術(shù)基礎(chǔ)

1、 參考教材參考教材: 1、?真空技術(shù)真空技術(shù)?，戴榮道，電子工業(yè)出版社，戴榮道，電子工業(yè)出版社，1986年年 2、?真空技術(shù)真空技術(shù)?，王欲知，四川科學(xué)技術(shù)出，王欲知，四川科學(xué)技術(shù)出版社，版社，1985年年 3、?真空技術(shù)物理根底真空技術(shù)物理根底?，張樹林，東北工，張樹林，東北工學(xué)院出版社，學(xué)院出版社，1988年年 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo): 通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握真空技術(shù)的通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握真空技術(shù)的根本概念和根本知識。對真空的表示、真空的獲根本概念和根本知識。對真空的表示、真空的獲得、真空的測量、真空的檢漏以及對真空系統(tǒng)的得、真空的測量、真空的檢漏以及對真空系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)

2、和計(jì)算等技術(shù)根底有較為深入的掌握。組成、設(shè)計(jì)和計(jì)算等技術(shù)根底有較為深入的掌握。使學(xué)生具有獨(dú)立分析和解決各種真空技術(shù)問題的使學(xué)生具有獨(dú)立分析和解決各種真空技術(shù)問題的初步能力，為進(jìn)入初步能力，為進(jìn)入“薄膜與低溫等離子體技術(shù)與薄膜與低溫等離子體技術(shù)與應(yīng)用方向的同學(xué)學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下根底。為學(xué)應(yīng)用方向的同學(xué)學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下根底。為學(xué)習(xí)其他方向的學(xué)生建立扎實(shí)的真空物理與技術(shù)根習(xí)其他方向的學(xué)生建立扎實(shí)的真空物理與技術(shù)根底。底。 課程簡介課程簡介: 真空技術(shù)已融入了許多尖端科學(xué)技術(shù)，并一起得真空技術(shù)已融入了許多尖端科學(xué)技術(shù)，并一起得到迅速開展，從超大規(guī)模集成電路的制作，到大到迅速開展，從超大規(guī)模集成電路的制作

3、，到大型加速器的運(yùn)轉(zhuǎn)；從受控?zé)岷司圩兊饺嗽煨l(wèi)星、型加速器的運(yùn)轉(zhuǎn)；從受控?zé)岷司圩兊饺嗽煨l(wèi)星、航天器，直至民用裝飾品的生產(chǎn)，都與真空技術(shù)航天器，直至民用裝飾品的生產(chǎn)，都與真空技術(shù)密切相關(guān)。同時(shí)，真空技術(shù)是薄膜技術(shù)的重要根密切相關(guān)。同時(shí)，真空技術(shù)是薄膜技術(shù)的重要根底。底。 本課程將系統(tǒng)介紹真空技術(shù)的根底理論，真空獲本課程將系統(tǒng)介紹真空技術(shù)的根底理論，真空獲得設(shè)備、真空測量儀表、真空的檢漏技術(shù)以及真得設(shè)備、真空測量儀表、真空的檢漏技術(shù)以及真空系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)的原理方法。課程將既注重空系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)的原理方法。課程將既注重真空技術(shù)中的知識體系，又反映真空技術(shù)中的最真空技術(shù)中的知識體系，又反映真空技術(shù)中

4、的最新開展。新開展。 緒論緒論 1 稀薄氣體的分子運(yùn)動(dòng)理論稀薄氣體的分子運(yùn)動(dòng)理論 2 真空中氣體的流動(dòng)理論真空中氣體的流動(dòng)理論 3 吸附與脫附吸附與脫附 4 真空中的電現(xiàn)象真空中的電現(xiàn)象 5 真空獲得真空獲得 6 真空測量真空測量 7 真空檢漏真空檢漏 8 真空系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)真空系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì) 11 何為真空何為真空 物理學(xué)上的物理學(xué)上的“真空是指沒有或者不計(jì)氣體真空是指沒有或者不計(jì)氣體分子和原子存在的物理空間，僅存在各種能分子和原子存在的物理空間，僅存在各種能量粒子的場空間；量粒子的場空間； 另另種是應(yīng)用物理與技術(shù)所討論的種是應(yīng)用物理與技術(shù)所討論的“真空真空低于一個(gè)大氣壓力的稀薄氣體的空

5、間低于一個(gè)大氣壓力的稀薄氣體的空間狀態(tài)。狀態(tài)。 “真空一詞來自拉丁語真空一詞來自拉丁語“Vacuum，意為，意為“空虛?？仗摗?真空分為自然真空和人造真空。真空分為自然真空和人造真空。 地球上，存在著自然狀態(tài)的真空。包圍地地球上，存在著自然狀態(tài)的真空。包圍地球的大氣層，受地心引力球的大氣層，受地心引力(空氣分子重力空氣分子重力)的的作用，離地面越高，空氣越稀薄。作用，離地面越高，空氣越稀薄。 衡量氣體稀密程度的物理量為壓力，氣體衡量氣體稀密程度的物理量為壓力，氣體分子處于無規(guī)那么熱運(yùn)動(dòng)之中，與物體碰分子處于無規(guī)那么熱運(yùn)動(dòng)之中，與物體碰幢時(shí)會產(chǎn)生壓力。幢時(shí)會產(chǎn)生壓力。 氣體分子密度越大，氣體壓力

6、也越大，在氣體分子密度越大，氣體壓力也越大，在海平面上，大氣產(chǎn)生的壓力為海平面上，大氣產(chǎn)生的壓力為101325Pa，約約100kPa，工程中稱為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。，工程中稱為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。 而珠峰頂處的氣壓為而珠峰頂處的氣壓為32kPa，僅為海平面，僅為海平面壓力的三分之一左右。壓力的三分之一左右。 大氣壓力隨著離地面高度的遞增而降低，根本按指大氣壓力隨著離地面高度的遞增而降低，根本按指數(shù)規(guī)律下降。數(shù)規(guī)律下降。18km高空，大氣壓力降到標(biāo)準(zhǔn)大氣高空，大氣壓力降到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的十分之一，壓的十分之一，96km高空，只有百萬分之一。地高空，只有百萬分之一。地球大氣層以外的宇宙真空，稱為球大氣層以外的

7、宇宙真空，稱為“空間真空它空間真空它是典型的是典型的“自然真空。自然真空。 人通過胸腔和腹腔之間的隔膜收縮和放松使肺呼吸，人通過胸腔和腹腔之間的隔膜收縮和放松使肺呼吸，吸氣時(shí)胸腔壓力接近大氣壓力，呼氣時(shí)降到半個(gè)大吸氣時(shí)胸腔壓力接近大氣壓力，呼氣時(shí)降到半個(gè)大氣壓力以下，即人為的真空狀態(tài)。進(jìn)一步，人們運(yùn)氣壓力以下，即人為的真空狀態(tài)。進(jìn)一步，人們運(yùn)用科技手段，創(chuàng)造了各種真空泵去抽掉密閉容器中用科技手段，創(chuàng)造了各種真空泵去抽掉密閉容器中的氣體，以獲得的氣體，以獲得“人為真空，逐漸形成了人為真空，逐漸形成了“真空真空科學(xué)與技術(shù)這個(gè)學(xué)科?？茖W(xué)與技術(shù)這個(gè)學(xué)科。 但是，即使使用現(xiàn)代排氣方法獲得的最低壓力也但是

8、，即使使用現(xiàn)代排氣方法獲得的最低壓力也只能到達(dá)只能到達(dá)10-1210-13Pa。還遠(yuǎn)未到達(dá)絕對真空。還遠(yuǎn)未到達(dá)絕對真空。 無論那種劃分，都無本質(zhì)區(qū)別，就其物理無論那種劃分，都無本質(zhì)區(qū)別，就其物理現(xiàn)象來說：現(xiàn)象來說： 粗真空以氣體分子的互相碰撞為主，即氣粗真空以氣體分子的互相碰撞為主，即氣體分子的平均自由程體分子的平均自由程 D； 極高真空時(shí)分子與器壁碰撞亦更稀少。極高真空時(shí)分子與器壁碰撞亦更稀少。 在氣體中，一個(gè)分子連續(xù)兩次碰撞之在氣體中，一個(gè)分子連續(xù)兩次碰撞之間的路程稱為自由程。自由程與壓強(qiáng)間的路程稱為自由程。自由程與壓強(qiáng)成反比，有如下關(guān)系；成反比，有如下關(guān)系； (11)式中壓強(qiáng)式中壓強(qiáng)P的

9、單位用帕，自由程的單位用帕，自由程 的單位的單位是厘米。是厘米。)(7.60厘米P 假設(shè)有一個(gè)假設(shè)有一個(gè)D10厘米的器件，其中真空度厘米的器件，其中真空度為為6.710-4帕，那么帕，那么 1000厘米，由此厘米，由此可見自由程遠(yuǎn)大于器件的尺寸?？梢娮杂沙踢h(yuǎn)大于器件的尺寸。 此時(shí)，氣體分子主要是以器壁碰撞為主。此時(shí)，氣體分子主要是以器壁碰撞為主?？梢哉J(rèn)為，一個(gè)氣體分子與器壁碰撞假設(shè)可以認(rèn)為，一個(gè)氣體分子與器壁碰撞假設(shè)干次，行走的路程為干次，行走的路程為1000厘米后才與另一厘米后才與另一氣體分子發(fā)生碰撞。氣體分子發(fā)生碰撞。 最早的真空獲得和應(yīng)用，可追溯到公元前最早的真空獲得和應(yīng)用，可追溯到公元

10、前6世紀(jì)，世紀(jì)，那時(shí)我國煉鐵技術(shù)就已相當(dāng)進(jìn)步，為了熔化鐵，在那時(shí)我國煉鐵技術(shù)就已相當(dāng)進(jìn)步，為了熔化鐵，在煉鐵爐上配有鼓風(fēng)設(shè)備。最初使用的叫煉鐵爐上配有鼓風(fēng)設(shè)備。最初使用的叫“鞲的皮鞲的皮囊鼓風(fēng)、囊鼓風(fēng)、“風(fēng)箱鼓風(fēng)。風(fēng)箱的作用過程包括：負(fù)風(fēng)箱鼓風(fēng)。風(fēng)箱的作用過程包括：負(fù)壓吸氣和增壓排氣。與現(xiàn)在的往復(fù)式活塞真空泵的壓吸氣和增壓排氣。與現(xiàn)在的往復(fù)式活塞真空泵的作用原理根本相同。這種風(fēng)箱在公元作用原理根本相同。這種風(fēng)箱在公元1367年時(shí)就巳年時(shí)就巳成為煉鐵的重要工具。這是最早真空獲得和應(yīng)用的成為煉鐵的重要工具。這是最早真空獲得和應(yīng)用的實(shí)例。實(shí)例。 另有更為典型的例子是中醫(yī)的拔火罐。兩千年前，另有更為典

11、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)真空氣熱脹冷縮、蒸汽冷凝等物理現(xiàn)象來形成罐內(nèi)真空?？铡?歷史上有確切記載獲得歷史上有確切記載獲得“真空的是歐洲人。真空的是歐洲人。1643年，意大利人托利拆里做了大氣壓實(shí)驗(yàn)。他年，意大利人托利拆里做了大氣壓實(shí)驗(yàn)。他用一根一端封閉的細(xì)長玻璃管和一個(gè)盛水銀的小用一根一端封閉的細(xì)長玻璃管和一個(gè)盛水銀的小槽，先將水銀從玻璃管開口端灌入，直到灌滿全槽，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)，管。然后壓住

12、開口，將玻璃管倒立在水銀槽內(nèi)，再翻開壓著的開口。再翻開壓著的開口。 此時(shí)玻璃管中的水銀高度逐漸下降，直到距離小此時(shí)玻璃管中的水銀高度逐漸下降，直到距離小槽液面以上槽液面以上760mm時(shí)，就不再下降了。托利拆里時(shí)，就不再下降了。托利拆里認(rèn)為在玻璃管上端的空隙內(nèi)就是認(rèn)為在玻璃管上端的空隙內(nèi)就是“真空。隨后，真空。隨后，他的學(xué)生帕斯卡等人將此實(shí)驗(yàn)搬到山上去做，結(jié)他的學(xué)生帕斯卡等人將此實(shí)驗(yàn)搬到山上去做，結(jié)果水銀柱高度低于果水銀柱高度低于760mm，證明大氣壓與高度有，證明大氣壓與高度有關(guān)。關(guān)。 1654年德國人葛利克創(chuàng)造了活塞真空泵。年德國人葛利克創(chuàng)造了活塞真空泵。他為了證明大氣壓的巨大力量，曾做過一

13、他為了證明大氣壓的巨大力量，曾做過一次公開實(shí)驗(yàn)，葛利克用兩個(gè)直徑次公開實(shí)驗(yàn)，葛利克用兩個(gè)直徑119cm的的半球合起來，用真空泵將球內(nèi)空氣抽除，半球合起來，用真空泵將球內(nèi)空氣抽除，因而球的表而上所受的大氣壓力是很大的，因而球的表而上所受的大氣壓力是很大的，每個(gè)半球共橫向分力，每個(gè)半球用每個(gè)半球共橫向分力，每個(gè)半球用8匹馬，匹馬，才能向相反方向拉開。才能向相反方向拉開。 因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)是在德國馬德堡做的，故稱馬因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)是在德國馬德堡做的，故稱馬德堡半球?qū)嶒?yàn)而聞名于世。德堡半球?qū)嶒?yàn)而聞名于世。 我國風(fēng)箱傳到歐洲多年后馬德堡市市長我國風(fēng)箱傳到歐洲多年后馬德堡市市長里孔里孔格里克才利用汲筒進(jìn)行了著名的馬德

14、格里克才利用汲筒進(jìn)行了著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。不知道這位市長先生是否受堡半球?qū)嶒?yàn)。不知道這位市長先生是否受到過中國風(fēng)箱的啟發(fā)。到過中國風(fēng)箱的啟發(fā)。 但現(xiàn)代歐洲入普遍認(rèn)為，瓦特創(chuàng)造蒸汽機(jī)但現(xiàn)代歐洲入普遍認(rèn)為，瓦特創(chuàng)造蒸汽機(jī)是受了我國風(fēng)箱的啟發(fā)。是受了我國風(fēng)箱的啟發(fā)。 1662年英國人玻義耳發(fā)現(xiàn)玻義耳定律。到年英國人玻義耳發(fā)現(xiàn)玻義耳定律。到1738年瑞士人伯努利提出氣體分子運(yùn)動(dòng)論，年瑞士人伯努利提出氣體分子運(yùn)動(dòng)論，他們奠定了真空技術(shù)最初的理論根底。他們奠定了真空技術(shù)最初的理論根底。 從從1643年托里拆利獲得真空，到年托里拆利獲得真空，到1879年愛年愛迪生創(chuàng)造碳絲電燈泡的迪生創(chuàng)造碳絲電燈泡的200

15、多年間，真空技多年間，真空技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)漫長的開展過程。這個(gè)過程孕術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)漫長的開展過程。這個(gè)過程孕育著電子學(xué)的誕牛和開展。所謂育著電子學(xué)的誕牛和開展。所謂“電真空器電真空器件就是內(nèi)部空間為真空的電子器件。真空件就是內(nèi)部空間為真空的電子器件。真空技術(shù)為電子技術(shù)的開展開辟了道路。技術(shù)為電子技術(shù)的開展開辟了道路。 在在20世紀(jì)初，電子技術(shù)的開展，又推動(dòng)了真世紀(jì)初，電子技術(shù)的開展，又推動(dòng)了真空技術(shù)的飛速開展。空技術(shù)的飛速開展。 1905年德國蓋得創(chuàng)造了機(jī)械泵，年德國蓋得創(chuàng)造了機(jī)械泵，1906年皮年皮拉尼創(chuàng)造熱阻真空計(jì)，拉尼創(chuàng)造熱阻真空計(jì)，1913年和年和1915年蓋年蓋得先后創(chuàng)造了分子泵、擴(kuò)散泵

16、；得先后創(chuàng)造了分子泵、擴(kuò)散泵； 1916年貝克利創(chuàng)造了熱陰極電離汁。真空年貝克利創(chuàng)造了熱陰極電離汁。真空技術(shù)迅速從低真空開展到高真空，高真空技術(shù)迅速從低真空開展到高真空，高真空技術(shù)的開展勢頭一宜延續(xù)到第二次世界大技術(shù)的開展勢頭一宜延續(xù)到第二次世界大戰(zhàn)。戰(zhàn)。 尤其是?？寺绕涫窍？寺?936年創(chuàng)造了分餾式油擴(kuò)散年創(chuàng)造了分餾式油擴(kuò)散泵，潘寧泵，潘寧1937年創(chuàng)造了冷陰極電離計(jì)，使年創(chuàng)造了冷陰極電離計(jì)，使得高真空技術(shù)在獲得和測量兩方面根本上得高真空技術(shù)在獲得和測量兩方面根本上已完善。已完善。 1940年以后真空技術(shù)在原子能方面得到廣年以后真空技術(shù)在原子能方面得到廣泛應(yīng)用并在真空冶金、真空鍍膜，真空泛

17、應(yīng)用并在真空冶金、真空鍍膜，真空冷凍枯燥等方面得到擴(kuò)展。冷凍枯燥等方面得到擴(kuò)展。 到到1950年，真空范圍已提高到年，真空范圍已提高到10-410-5Pa。在某些實(shí)驗(yàn)室里也曾到達(dá)更高的真空，。在某些實(shí)驗(yàn)室里也曾到達(dá)更高的真空，但還不能測量出來。但還不能測量出來。 貝阿德貝阿德阿爾伯特阿爾伯特1950午創(chuàng)造了午創(chuàng)造了B-A規(guī)，規(guī)，才為測量超高真空創(chuàng)造了條件。才為測量超高真空創(chuàng)造了條件。 1953乍吸氣劑乍吸氣劑離子泵的出現(xiàn)使人們可離子泵的出現(xiàn)使人們可以獲得清潔超高真空。以獲得清潔超高真空。 從從20世紀(jì)世紀(jì)50年代到年代到70年代的年代的20多年里，真空技術(shù)多年里，真空技術(shù)融入了許多尖端科學(xué)技術(shù)

18、并一起得到迅速開展。高融入了許多尖端科學(xué)技術(shù)并一起得到迅速開展。高能加速器、等離于體核聚變裝置、微電子學(xué)中的超能加速器、等離于體核聚變裝置、微電子學(xué)中的超大規(guī)模集成電路，特別是航天技術(shù)，促使真空技術(shù)大規(guī)模集成電路，特別是航天技術(shù)，促使真空技術(shù)發(fā)生新的飛躍。發(fā)生新的飛躍。 真空進(jìn)入了真空進(jìn)入了“超清潔時(shí)代，壓力范圍從超清潔時(shí)代，壓力范圍從10-410-5Pa下降到下降到10-1210-13Pa。一下子真空度提高了。一下子真空度提高了七八個(gè)數(shù)量級，真空系統(tǒng)容積大到數(shù)萬立方米；七八個(gè)數(shù)量級，真空系統(tǒng)容積大到數(shù)萬立方米； 低溫泵的抽速可高達(dá)低溫泵的抽速可高達(dá)1000萬萬Ls；甚至有的科學(xué)家；甚至有的科

19、學(xué)家認(rèn)為，今天的真空技術(shù)，已能獲得和測量從大氣壓認(rèn)為，今天的真空技術(shù)，已能獲得和測量從大氣壓(105Pa)到到10-13Pa，壓力范圍達(dá)，壓力范圍達(dá)18個(gè)數(shù)量級，并隨個(gè)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著某些新應(yīng)用的開拓而要求一步步地接近“理想真理想真空?？?。 經(jīng)典的真空技術(shù)或傳統(tǒng)的真空技術(shù)主要囿經(jīng)典的真空技術(shù)或傳統(tǒng)的真空技術(shù)主要囿于真空獲得、檢測以及真空系統(tǒng)自身的開于真空獲得、檢測以及真空系統(tǒng)自身的開展，成為許多學(xué)科創(chuàng)新的條件和手段。展，成為許多學(xué)科創(chuàng)新的條件和手段。 然而，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相互交叉滲透主然而，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相互交叉滲透主體和條件之間的相互轉(zhuǎn)化，極大地豐富了體和條

20、件之間的相互轉(zhuǎn)化，極大地豐富了真空科學(xué)與技術(shù)的內(nèi)涵，尤其是超高真空、真空科學(xué)與技術(shù)的內(nèi)涵，尤其是超高真空、超清潔外表的出現(xiàn)，揭示了自然領(lǐng)域中許超清潔外表的出現(xiàn)，揭示了自然領(lǐng)域中許多新穎的現(xiàn)象和規(guī)律。多新穎的現(xiàn)象和規(guī)律。 根據(jù)國際真空科學(xué)技術(shù)與應(yīng)用協(xié)會根據(jù)國際真空科學(xué)技術(shù)與應(yīng)用協(xié)會(IUVSTA)和美國真空學(xué)會的劃分，現(xiàn)代真和美國真空學(xué)會的劃分，現(xiàn)代真空科學(xué)與技術(shù)分成空科學(xué)與技術(shù)分成8個(gè)學(xué)科分支，如表個(gè)學(xué)科分支，如表11所示。所示。 真空獲得真空獲得 真空測量真空測量 真空檢漏真空檢漏 真空系統(tǒng)及元件真空系統(tǒng)及元件 真空熔煉鑄造真空熔煉鑄造 真空脫氣鑄造真空脫氣鑄造 真空熱處理真空熱處理 真空焊

21、接真空焊接 真空復(fù)原蒸餾炭化真空復(fù)原蒸餾炭化 單晶體制備單晶體制備 外表處理外表處理 等離子體在磁控濺射、離子鍍等設(shè)備等離子體在磁控濺射、離子鍍等設(shè)備的應(yīng)用的應(yīng)用 等離子體化學(xué)氣相沉積等離子體化學(xué)氣相沉積 高純度單晶薄膜制備高純度單晶薄膜制備 等離子體顯示器件等離子體顯示器件 真空蒸發(fā)鍍膜真空蒸發(fā)鍍膜 真空濺射鍍膜真空濺射鍍膜 真空離子鍍真空離子鍍 化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積 激光脈沖沉積激光脈沖沉積 真空電子器件真空電子器件 半導(dǎo)體材料、光電材料、敏感材料半導(dǎo)體材料、光電材料、敏感材料 薄膜電子材料、薄膜材料、智能材料薄膜電子材料、薄膜材料、智能材料 沉積加工工藝沉積加工工藝 外延生長技術(shù)外延

22、生長技術(shù) 掩膜和刻蝕掩膜和刻蝕 固體外表電子結(jié)構(gòu)固體外表電子結(jié)構(gòu) 原子結(jié)構(gòu)的研究原子結(jié)構(gòu)的研究 超高真空掃描遂道顯微鏡超高真空掃描遂道顯微鏡 外表性能測試外表性能測試 紫外光電子能譜分析離子中和譜紫外光電子能譜分析離子中和譜 X光電子能譜等外表分析儀器光電子能譜等外表分析儀器 納米材料的制備納米材料的制備 納米生物學(xué)納米生物學(xué) 納米機(jī)械學(xué)納米機(jī)械學(xué) 納米動(dòng)力學(xué)納米動(dòng)力學(xué) 納米電子學(xué)納米電子學(xué) 納米醫(yī)學(xué)納米醫(yī)學(xué) 隨著氣態(tài)空間中氣體分子密度的減小，氣隨著氣態(tài)空間中氣體分子密度的減小，氣體的物理性質(zhì)發(fā)生了明顯的變化，人們基體的物理性質(zhì)發(fā)生了明顯的變化，人們基于氣體性質(zhì)的這種變化，于氣體性質(zhì)的這種變化

23、， 在不同的真空狀態(tài)下應(yīng)用各種不同的工藝在不同的真空狀態(tài)下應(yīng)用各種不同的工藝方法，到達(dá)各種不同的生產(chǎn)目的，這是真方法，到達(dá)各種不同的生產(chǎn)目的，這是真空應(yīng)用技術(shù)中所研究的主題?？諔?yīng)用技術(shù)中所研究的主題。 目前，可以說從每平方厘米外表上有上目前，可以說從每平方厘米外表上有上百個(gè)電于元件的超大規(guī)模集成電路的制作，百個(gè)電于元件的超大規(guī)模集成電路的制作，到幾千米長的大型加速器的運(yùn)轉(zhuǎn)，從受控到幾千米長的大型加速器的運(yùn)轉(zhuǎn)，從受控核聚變到人造衛(wèi)星和航天器的宇宙飛行，核聚變到人造衛(wèi)星和航天器的宇宙飛行，宣至許多民用裝飾品的生產(chǎn)，無一不與真宣至許多民用裝飾品的生產(chǎn)，無一不與真空技術(shù)密切相關(guān)?？占夹g(shù)密切相關(guān)。 以下

24、內(nèi)容是：不同真空狀態(tài)下，根據(jù)氣體以下內(nèi)容是：不同真空狀態(tài)下，根據(jù)氣體性質(zhì)的不同所引發(fā)出來的各種真空工藝技性質(zhì)的不同所引發(fā)出來的各種真空工藝技術(shù)的應(yīng)用概況。術(shù)的應(yīng)用概況。- 15 真空技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域真空技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 真空科學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，目前已經(jīng)滲真空科學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，目前已經(jīng)滲透到車輛、土木建筑工程、機(jī)械、包裝、透到車輛、土木建筑工程、機(jī)械、包裝、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥及醫(yī)療器械、石油、化工、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥及醫(yī)療器械、石油、化工、食品、光學(xué)、電氣、電子、原子能、半導(dǎo)食品、光學(xué)、電氣、電子、原子能、半導(dǎo)體、航空航天、低溫、專用機(jī)械、紡織、體、航空航天、低溫、專用機(jī)械、紡織、造紙、農(nóng)業(yè)、民用工業(yè)以及

25、近年來得到迅造紙、農(nóng)業(yè)、民用工業(yè)以及近年來得到迅速開展的外表科學(xué)與納米科學(xué)等工業(yè)部門速開展的外表科學(xué)與納米科學(xué)等工業(yè)部門和科學(xué)研究工作中。和科學(xué)研究工作中。 主要應(yīng)用有：主要應(yīng)用有： 真空輸運(yùn)、吸引及起吊設(shè)備，都是利用真空與大真空輸運(yùn)、吸引及起吊設(shè)備，都是利用真空與大氣空問存在壓力差所產(chǎn)生的力來做功的。氣空問存在壓力差所產(chǎn)生的力來做功的。 這種機(jī)械能存在著壓強(qiáng)處處均勻的特點(diǎn)，因此它這種機(jī)械能存在著壓強(qiáng)處處均勻的特點(diǎn)，因此它可絕對密實(shí)地施功到任何形狀的平面上?？山^對密實(shí)地施功到任何形狀的平面上。 目前，這些真空設(shè)備大多用在吸魚、糧食、面粉、目前，這些真空設(shè)備大多用在吸魚、糧食、面粉、煤粉、煙草、

26、水泥、泥漿、紙漿、粉狀礦物、粉煤粉、煙草、水泥、泥漿、紙漿、粉狀礦物、粉狀化工產(chǎn)品水泥地板、預(yù)制板、機(jī)場及公路水狀化工產(chǎn)品水泥地板、預(yù)制板、機(jī)場及公路水泥道路的快速吸干，車間起吊，機(jī)床夾具玻璃泥道路的快速吸干，車間起吊，機(jī)床夾具玻璃裝運(yùn)，吸乳、吸塵、人工流產(chǎn)、吸痰、吸胸膜積裝運(yùn)，吸乳、吸塵、人工流產(chǎn)、吸痰、吸胸膜積水和膿液、吸腸以及吸引原子彈爆炸所產(chǎn)生的輻水和膿液、吸腸以及吸引原子彈爆炸所產(chǎn)生的輻射塵埃等生產(chǎn)作業(yè)中。射塵埃等生產(chǎn)作業(yè)中。 這些設(shè)備均具有結(jié)構(gòu)簡單易于操作、維護(hù)、運(yùn)這些設(shè)備均具有結(jié)構(gòu)簡單易于操作、維護(hù)、運(yùn)輸，起吊吸引過程中無振動(dòng)，生產(chǎn)效率高，運(yùn)送輸，起吊吸引過程中無振動(dòng)，生產(chǎn)效率高

27、，運(yùn)送易損壞物件平安可靠，對環(huán)境無污染等特點(diǎn)。因易損壞物件平安可靠，對環(huán)境無污染等特點(diǎn)。因此具有廣闊的應(yīng)用前景。此具有廣闊的應(yīng)用前景。 真空造型也是利用壓差力的一個(gè)重要方面，真空造型也是利用壓差力的一個(gè)重要方面， 近年來在立體軍用地圖、盲人書籍、示數(shù)模型、近年來在立體軍用地圖、盲人書籍、示數(shù)模型、高級陶瓷、混凝土頂制件、電冰箱洗衣機(jī)板件、高級陶瓷、混凝土頂制件、電冰箱洗衣機(jī)板件、玩具、復(fù)制浮雕和文物、行波管和返波管中的細(xì)玩具、復(fù)制浮雕和文物、行波管和返波管中的細(xì)旋支柱成形、質(zhì)譜儀中分析室以及微波系統(tǒng)的波旋支柱成形、質(zhì)譜儀中分析室以及微波系統(tǒng)的波導(dǎo)制作方法都廣泛地采用了這一技術(shù)。導(dǎo)制作方法都廣泛

28、地采用了這一技術(shù)。 真空力學(xué)應(yīng)用的另一個(gè)領(lǐng)域是真空過濾和真空力學(xué)應(yīng)用的另一個(gè)領(lǐng)域是真空過濾和真空浸漬。真空浸漬。 目前化工、制糖、水泥等工業(yè)部門巳開始目前化工、制糖、水泥等工業(yè)部門巳開始大量采用連續(xù)真空過濾，很容易將黏度大大量采用連續(xù)真空過濾，很容易將黏度大的懇浮液利用壓差力的作用、通過微細(xì)篩的懇浮液利用壓差力的作用、通過微細(xì)篩孔而將其懸浮液中的液體與固體別離。在孔而將其懸浮液中的液體與固體別離。在染料工業(yè)中利用真空過濾法可以大量節(jié)省染料工業(yè)中利用真空過濾法可以大量節(jié)省棉布。棉布。 真空浸漬是先對片狀或纖維狀的疏松物質(zhì)真空浸漬是先對片狀或纖維狀的疏松物質(zhì)進(jìn)行抽真空，再在液體中浸漬充填一些新進(jìn)行

29、抽真空，再在液體中浸漬充填一些新的物質(zhì)的一種新型上藝。的物質(zhì)的一種新型上藝。 這種工藝用在含油軸承、漁網(wǎng)纖維、皮革、這種工藝用在含油軸承、漁網(wǎng)纖維、皮革、非電解電存、變壓器、電動(dòng)機(jī)定子線圈等非電解電存、變壓器、電動(dòng)機(jī)定子線圈等產(chǎn)品生產(chǎn)上已經(jīng)顯著地提高了產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品生產(chǎn)上已經(jīng)顯著地提高了產(chǎn)品質(zhì)量。 此外，這種工藝對疏松劣質(zhì)木材進(jìn)行聚酪此外，這種工藝對疏松劣質(zhì)木材進(jìn)行聚酪酯樹脂浸漬，對鉛筆木材進(jìn)行蠟類浸漬使酯樹脂浸漬，對鉛筆木材進(jìn)行蠟類浸漬使其改變原有的天然性能到達(dá)化劣質(zhì)為優(yōu)質(zhì)其改變原有的天然性能到達(dá)化劣質(zhì)為優(yōu)質(zhì)的目的，已到達(dá)了預(yù)期的效果。的目的，已到達(dá)了預(yù)期的效果。 出于各種真空器件的工作原理

30、是基于電場、磁場出于各種真空器件的工作原理是基于電場、磁場來控制電于在空間的運(yùn)動(dòng)借以到達(dá)放大、振蕩、來控制電于在空間的運(yùn)動(dòng)借以到達(dá)放大、振蕩、顯示圖像等目的。顯示圖像等目的。 因此防止電子對氣體分子間的碰撞，保證電子因此防止電子對氣體分子間的碰撞，保證電子在空間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、防止發(fā)射熱電子的陰極氧化在空間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、防止發(fā)射熱電子的陰極氧化中毒，把電子器件內(nèi)抽成不同電真空器件所要求中毒，把電子器件內(nèi)抽成不同電真空器件所要求的不同真空度，保證電子器件的正常工作，是絕的不同真空度，保證電子器件的正常工作，是絕對必要的。對必要的。 目前，電真空工業(yè)中所生產(chǎn)的電真空器件主要有目前，電真空工業(yè)中所生產(chǎn)的電

31、真空器件主要有電子管，離于管，電子束管，電光源管還有中電子管，離于管，電子束管，電光源管還有中子管、電子衍射儀、電子顯微鏡、子管、電子衍射儀、電子顯微鏡、x光顯微鏡，光顯微鏡，各種粒子加速器、質(zhì)譜儀、核輻射譜儀、氣體激各種粒子加速器、質(zhì)譜儀、核輻射譜儀、氣體激光器等。這些電于器件及工藝，在近代科學(xué)和近光器等。這些電于器件及工藝，在近代科學(xué)和近代大工業(yè)生產(chǎn)中起著重要作用。代大工業(yè)生產(chǎn)中起著重要作用。 在真空中對金屬及其合金進(jìn)行真空冶金，范在真空中對金屬及其合金進(jìn)行真空冶金，范圍很廣，包括真空蒸餾、礦石及其半成品的圍很廣，包括真空蒸餾、礦石及其半成品的真空別離，金屬化合物真空復(fù)原、鋼液爐外真空別離

32、，金屬化合物真空復(fù)原、鋼液爐外真空脫氣和精煉、金屬真空熔煉、真空燒結(jié)，真空脫氣和精煉、金屬真空熔煉、真空燒結(jié)，真空熱處理、真空釬焊及真空固態(tài)接合等多真空熱處理、真空釬焊及真空固態(tài)接合等多種工藝方法。種工藝方法。 真空冶金自真空冶金自20世紀(jì)世紀(jì)50年代開展以來之所以年代開展以來之所以得到極為廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)檎婵窄h(huán)境在冶得到極為廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)檎婵窄h(huán)境在冶金過程中具有一系列的特點(diǎn)所致。金過程中具有一系列的特點(diǎn)所致。 首先是真空環(huán)境中物質(zhì)與剩余氣體分子間的化學(xué)首先是真空環(huán)境中物質(zhì)與剩余氣體分子間的化學(xué)作用十分微弱，因此非常適宜對黑色金屬、稀有作用十分微弱，因此非常適宜對黑色金屬、稀有金屬、超純

33、金屬及其合金、半導(dǎo)體材料的熔煉和金屬、超純金屬及其合金、半導(dǎo)體材料的熔煉和精制。精制。 其次，在真空環(huán)境中可通過降低單一氣體分子的其次，在真空環(huán)境中可通過降低單一氣體分子的分壓強(qiáng)，到達(dá)鋼液脫氣精煉、真空碳脫氧的目的。分壓強(qiáng)，到達(dá)鋼液脫氣精煉、真空碳脫氧的目的。 真空環(huán)境的另一個(gè)特點(diǎn)就是，在較低的溫度下，真空環(huán)境的另一個(gè)特點(diǎn)就是，在較低的溫度下，它具有進(jìn)行一定反響的能力，例如在同樣溫度下，它具有進(jìn)行一定反響的能力，例如在同樣溫度下，有些反響過程在大氣中那么難以進(jìn)行，但是在低有些反響過程在大氣中那么難以進(jìn)行，但是在低壓下就十分容易。這就是真空化合物分解和有色壓下就十分容易。這就是真空化合物分解和有

34、色金屬冶煉的根本原理。金屬冶煉的根本原理。 真空鍍膜技術(shù)是真空應(yīng)用技術(shù)的一個(gè)重要真空鍍膜技術(shù)是真空應(yīng)用技術(shù)的一個(gè)重要分支，它已廣泛地應(yīng)用于光學(xué)、電子學(xué)、分支，它已廣泛地應(yīng)用于光學(xué)、電子學(xué)、能源開發(fā)，理化儀器、建筑機(jī)械、包裝、能源開發(fā)，理化儀器、建筑機(jī)械、包裝、民用制品、外表科學(xué)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域民用制品、外表科學(xué)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域中。中。 真空鍍膜所采用的方法主要有蒸發(fā)鍍、濺真空鍍膜所采用的方法主要有蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍、束流沉積鍍以及分子束外射鍍、離子鍍、束流沉積鍍以及分子束外延等。此外還有化學(xué)氣相沉積法。延等。此外還有化學(xué)氣相沉積法。 如果真空鍍膜的目的是為了改變物質(zhì)外表如果真空鍍膜的目

35、的是為了改變物質(zhì)外表的物理、化學(xué)性能，那么這一技術(shù)又是真的物理、化學(xué)性能，那么這一技術(shù)又是真空外表處理技術(shù)中的重要組成局部。空外表處理技術(shù)中的重要組成局部。 現(xiàn)就其幾個(gè)主要應(yīng)用方面做一簡單介紹?，F(xiàn)就其幾個(gè)主要應(yīng)用方面做一簡單介紹。 首先在光學(xué)方面，一塊光學(xué)玻璃或石英外首先在光學(xué)方面，一塊光學(xué)玻璃或石英外表上鍍一層或幾層不同物質(zhì)的薄膜后，即表上鍍一層或幾層不同物質(zhì)的薄膜后，即可成為高反射或無反射可成為高反射或無反射(即增透膜即增透膜)或者作任或者作任何預(yù)期比例的反射或透射材料，也可以做何預(yù)期比例的反射或透射材料，也可以做成對某種波長的吸收而對另一波長的透成對某種波長的吸收而對另一波長的透射的濾色

36、片。射的濾色片。 高反射膜從大口徑的天文望遠(yuǎn)鏡和各種激高反射膜從大口徑的天文望遠(yuǎn)鏡和各種激光器開始，一直到新型建筑物的大窗鍍膜光器開始，一直到新型建筑物的大窗鍍膜玻璃，都很需要。增透膜那么大量用于照玻璃，都很需要。增透膜那么大量用于照相機(jī)和電視攝像機(jī)的鏡頭上。相機(jī)和電視攝像機(jī)的鏡頭上。 在電子學(xué)方面真空鍍膜更占有極為重要的在電子學(xué)方面真空鍍膜更占有極為重要的地位。各種規(guī)模的集成電路，包括存儲器、地位。各種規(guī)模的集成電路，包括存儲器、運(yùn)算器、高速邏輯元件等都要采用導(dǎo)電膜、運(yùn)算器、高速邏輯元件等都要采用導(dǎo)電膜、絕緣膜和保護(hù)膜。絕緣膜和保護(hù)膜。 作為制備電路的掩膜那么用到鉻膜。磁帶、作為制備電路的掩

37、膜那么用到鉻膜。磁帶、磁盤、半導(dǎo)體激光器、約瑟夫遜器件、電磁盤、半導(dǎo)體激光器、約瑟夫遜器件、電荷耦合器件荷耦合器件(CCD)也都用到各種薄膜。也都用到各種薄膜。 在顯示光器件方面，錄像磁頭、高密度錄在顯示光器件方面，錄像磁頭、高密度錄像帶以及平面顯示裝置的透明導(dǎo)電膜、攝像帶以及平面顯示裝置的透明導(dǎo)電膜、攝像管光導(dǎo)膜、顯示管熒光屏的鋁襯等也都像管光導(dǎo)膜、顯示管熒光屏的鋁襯等也都是采用真空鍍膜制備。是采用真空鍍膜制備。 在元件方面，在真空中蒸發(fā)鎳鉻，鉻或金在元件方面，在真空中蒸發(fā)鎳鉻，鉻或金屬陶瓷可以制造電阻，屬陶瓷可以制造電阻， 在塑料上蒸發(fā)鋁、一氧化硅、二氧化鈦等在塑料上蒸發(fā)鋁、一氧化硅、二氧

38、化鈦等可以制造電容器，可以制造電容器， 蒸發(fā)硒可以得到靜電復(fù)印機(jī)用的硒鼓、蒸蒸發(fā)硒可以得到靜電復(fù)印機(jī)用的硒鼓、蒸發(fā)鈦酸鋇可以制造磁致伸縮的超聲元件等發(fā)鈦酸鋇可以制造磁致伸縮的超聲元件等等。等。 真空蒸發(fā)還可以用于制造超導(dǎo)膜和慣性約真空蒸發(fā)還可以用于制造超導(dǎo)膜和慣性約束聚變反響用的微珠鍍層。束聚變反響用的微珠鍍層。 此外還可對珠寶、鐘表外殼外表、紡織品此外還可對珠寶、鐘表外殼外表、紡織品金屬花紋、金絲銀絲等蒸鍍裝飾用薄膜，金屬花紋、金絲銀絲等蒸鍍裝飾用薄膜， 以及用于濺射鍍或離子鍍對刀具、模具等以及用于濺射鍍或離子鍍對刀具、模具等制造超硬膜。制造超硬膜。 近兩年內(nèi)所興起的多弧離子鍍制備鈦金制近兩

39、年內(nèi)所興起的多弧離子鍍制備鈦金制品，如不銹鋼薄板、鏡面板、包桿、扶手、品，如不銹鋼薄板、鏡面板、包桿、扶手、高檔床托架、樓梯欄桿等日前正在盛行。高檔床托架、樓梯欄桿等日前正在盛行。 20世紀(jì)世紀(jì)80年代以來，利用真空氣氛對食品年代以來，利用真空氣氛對食品進(jìn)行保鮮的包裝技術(shù)開展較快。進(jìn)行保鮮的包裝技術(shù)開展較快。 因?yàn)檫@種包裝不但具有免除氧氣使食品不因?yàn)檫@種包裝不但具有免除氧氣使食品不易腐爛變質(zhì)，貼體和充氣包裝既可不受昆易腐爛變質(zhì)，貼體和充氣包裝既可不受昆蟲危害又可抑制霉茵生長可提高和延長蟲危害又可抑制霉茵生長可提高和延長食品保鮮程度和存放時(shí)間等特點(diǎn)，食品保鮮程度和存放時(shí)間等特點(diǎn)， 而且包裝設(shè)備大

40、多結(jié)構(gòu)簡單，操作方而且包裝設(shè)備大多結(jié)構(gòu)簡單，操作方便價(jià)格低廉，采用的塑料包裝材料本錢便價(jià)格低廉，采用的塑料包裝材料本錢低，美觀大方，易于普及。低，美觀大方，易于普及。 真空包裝的食品種類較多，如榨菜、大頭真空包裝的食品種類較多，如榨菜、大頭菜、海帶、腸、扒雞、烤鴨、豆制品、奶菜、海帶、腸、扒雞、烤鴨、豆制品、奶粉、麥乳精等等。粉、麥乳精等等。 由于新鮮的產(chǎn)品從收獲到零售過程中所經(jīng)由于新鮮的產(chǎn)品從收獲到零售過程中所經(jīng)過的中間環(huán)節(jié)時(shí)問較長，損失嚴(yán)重，易提過的中間環(huán)節(jié)時(shí)問較長，損失嚴(yán)重，易提高銷售價(jià)格，而真空包裝工藝的推廣，將高銷售價(jià)格，而真空包裝工藝的推廣，將使新鮮產(chǎn)品的價(jià)格和冷藏費(fèi)用降低，從而使

41、新鮮產(chǎn)品的價(jià)格和冷藏費(fèi)用降低，從而可緩和供需之間的矛盾?？删徍凸┬柚g的矛盾。 因此真空保鮮必將成為潛力極大的市場而因此真空保鮮必將成為潛力極大的市場而活潑在人們的生活中?；顫娫谌藗兊纳钪小?真空冷凍枯燥技術(shù)最早出現(xiàn)于真空冷凍枯燥技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)初，近年來世紀(jì)初，近年來開展很快。開展很快。 這是因?yàn)樗c通常的熱曬、熱風(fēng)枯燥、紅外枯燥、這是因?yàn)樗c通常的熱曬、熱風(fēng)枯燥、紅外枯燥、高頻枯燥相比較具有很多優(yōu)點(diǎn)。高頻枯燥相比較具有很多優(yōu)點(diǎn)。 由于冷凍的工藝過程是先將被干物料凍結(jié)，然后由于冷凍的工藝過程是先將被干物料凍結(jié)，然后抽真空，使物料中己凍結(jié)成冰的水分不經(jīng)過液態(tài)抽真空，使物料中己凍結(jié)成冰的

42、水分不經(jīng)過液態(tài)而直接升華去掉。因此凍干后的制品，不但可以而直接升華去掉。因此凍干后的制品，不但可以呈現(xiàn)多孔性狀態(tài)而保持原來的形狀，使其加水后呈現(xiàn)多孔性狀態(tài)而保持原來的形狀，使其加水后易恢復(fù)原狀，而且低溫枯燥還可以防止物料熱分易恢復(fù)原狀，而且低溫枯燥還可以防止物料熱分解。解。 同時(shí)由于真空氣氛下枯燥的物料免除了氧化作用，同時(shí)由于真空氣氛下枯燥的物料免除了氧化作用，田此枯燥后的制品，其物理、化學(xué)和生物性能可田此枯燥后的制品，其物理、化學(xué)和生物性能可根本不變。根本不變。 真空冷凍枯燥的應(yīng)用范圍正在逐年擴(kuò)大。真空冷凍枯燥的應(yīng)用范圍正在逐年擴(kuò)大。 真空科學(xué)與航天技術(shù)密切相關(guān)的主要環(huán)節(jié)真空科學(xué)與航天技術(shù)密

43、切相關(guān)的主要環(huán)節(jié)來自于空間的環(huán)境模擬，因?yàn)檫\(yùn)載火箭、來自于空間的環(huán)境模擬，因?yàn)檫\(yùn)載火箭、人造衛(wèi)星、載人飛船、空間站、宇宙探測人造衛(wèi)星、載人飛船、空間站、宇宙探測器以及航天飛機(jī)等各種空間飛行器，在空器以及航天飛機(jī)等各種空間飛行器，在空間飛行的過程中，都是在宇宙的自然真空間飛行的過程中，都是在宇宙的自然真空中進(jìn)行的。中進(jìn)行的。 因此他們除了直接的受到空間真空環(huán)境的因此他們除了直接的受到空間真空環(huán)境的影響外，還要受到太陽輻射、各種帶電粒影響外，還要受到太陽輻射、各種帶電粒子及溫度的影響。子及溫度的影響。 這些因素將造成材料性能的改變或損傷；儀器靈這些因素將造成材料性能的改變或損傷；儀器靈敏度的失靈，

44、從而會破壞這些飛行器的工作、甚敏度的失靈，從而會破壞這些飛行器的工作、甚至?xí)斐珊教靻T的傷亡。至?xí)斐珊教靻T的傷亡。 為此，在地面上建立模擬空間環(huán)境的宇宙空間模為此，在地面上建立模擬空間環(huán)境的宇宙空間模擬實(shí)驗(yàn)裝置，是非常必要的。擬實(shí)驗(yàn)裝置，是非常必要的。 因?yàn)橹挥性诟鞣N飛行器上天之前通過地面的模擬因?yàn)橹挥性诟鞣N飛行器上天之前通過地面的模擬實(shí)驗(yàn)，掌握航天器在空間工作的條件和特性，消實(shí)驗(yàn)，掌握航天器在空間工作的條件和特性，消除飛行中的各種隱患，才能確保飛行器及航天員除飛行中的各種隱患，才能確保飛行器及航天員的平安。的平安。 為了滿足這些要求，目前地面上建立起的各種模為了滿足這些要求，目前地面上建立

45、起的各種模擬裝置較多。擬裝置較多。 加速器是對粒子加速使被加速的粒子獲得高能源加速器是對粒子加速使被加速的粒子獲得高能源的裝置，在加速器中能夠產(chǎn)生各種能量的電子、質(zhì)的裝置，在加速器中能夠產(chǎn)生各種能量的電子、質(zhì)子及其他重離子。利子及其他重離子。利 用這些粒子與物質(zhì)的相互作用還可以產(chǎn)生各種帶用這些粒子與物質(zhì)的相互作用還可以產(chǎn)生各種帶電和不帶電的次級粒子，如電和不帶電的次級粒子，如Y粒子、中子、多種介粒子、中子、多種介子、超子、反粒子等。加速器產(chǎn)生的粒子和射線已子、超子、反粒子等。加速器產(chǎn)生的粒子和射線已經(jīng)用于核物理的研究以及醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)食品等經(jīng)用于核物理的研究以及醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)食品等部門。部

46、門。 為確保粒子與剩余氣體分子不發(fā)生碰撞散射現(xiàn)象，為確保粒子與剩余氣體分子不發(fā)生碰撞散射現(xiàn)象，真空度必須到達(dá)保證粒子直線運(yùn)動(dòng)的要求，否那么真空度必須到達(dá)保證粒子直線運(yùn)動(dòng)的要求，否那么不但會引起束流損失或粒子達(dá)不到高的能量，而且不但會引起束流損失或粒子達(dá)不到高的能量，而且易發(fā)生真空絕緣不夠?qū)е录铀倨鲹舸?，使加速器不易發(fā)生真空絕緣不夠?qū)е录铀倨鲹舸?，使加速器不能處于正常工作狀態(tài)。能處于正常工作狀態(tài)。 隨著地球上石油儲量的逐漸減少及大量能隨著地球上石油儲量的逐漸減少及大量能源消耗中所引起的環(huán)境污染，新能源的開源消耗中所引起的環(huán)境污染，新能源的開發(fā)已經(jīng)提到日程，其中受控核聚變所產(chǎn)生發(fā)已經(jīng)提到日程，其中

47、受控核聚變所產(chǎn)生的巨大利用，就是最理想的一種。的巨大利用，就是最理想的一種。 目前，在這種新能源的開發(fā)上主要有兩種，目前，在這種新能源的開發(fā)上主要有兩種，一種是利用重原子核裂變?yōu)閮蓚€(gè)輕原子核，一種是利用重原子核裂變?yōu)閮蓚€(gè)輕原子核，在其裂變反響過程中所釋放出來的巨大能在其裂變反響過程中所釋放出來的巨大能量來發(fā)電，建立原于能發(fā)電站；量來發(fā)電，建立原于能發(fā)電站； 另一種是利用兩個(gè)輕原子另一種是利用兩個(gè)輕原子(如氘、氚如氘、氚)聚合成一個(gè)聚合成一個(gè)重原子核能釋放出來的巨大能量，這就是核聚變重原子核能釋放出來的巨大能量，這就是核聚變反響。反響。 利用這種反響所產(chǎn)生的能量，必須對反響過程加利用這種反響所產(chǎn)

48、生的能量，必須對反響過程加以控制，因此稱為受控核聚變。由于這種聚變的以控制，因此稱為受控核聚變。由于這種聚變的原料氘和氚的來源可以從取之不盡的海水中提取，原料氘和氚的來源可以從取之不盡的海水中提取，因此它的開展前途是不言而喻的。因此它的開展前途是不言而喻的。 核聚變反響要求的溫度很高，約為核聚變反響要求的溫度很高，約為2億度，這樣億度，這樣高的溫度，只有象太陽那樣的恒星內(nèi)部才能到達(dá)。高的溫度，只有象太陽那樣的恒星內(nèi)部才能到達(dá)。在聚變反響中，如果氘、氚中合有雜質(zhì)，這種超在聚變反響中，如果氘、氚中合有雜質(zhì)，這種超高溫是很難到達(dá)的。高溫是很難到達(dá)的。 因此將核聚變裝置中抽到十分清潔的超高真空是因此將

49、核聚變裝置中抽到十分清潔的超高真空是必不可少的條件。通常要求的真空度在必不可少的條件。通常要求的真空度在10-710-9范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 近年來外表科學(xué)的研究十分活潑，這是因?yàn)榻陙硗獗砜茖W(xué)的研究十分活潑，這是因?yàn)楹芏辔锢?、化學(xué)過程很多物理、化學(xué)過程(如催化、腐蝕等如催化、腐蝕等)大都發(fā)大都發(fā)生在固體的外表，因此考察和研究固體外表生在固體的外表，因此考察和研究固體外表和固體內(nèi)部的不同點(diǎn)，就顯得十分必要。和固體內(nèi)部的不同點(diǎn)，就顯得十分必要。 所謂外表，實(shí)際上就是氣體與固體之間的界所謂外表，實(shí)際上就是氣體與固體之間的界面。甚至包括其過渡區(qū)域。如前所述，由于面。甚至包括其過渡區(qū)域。如前所述，由于地球外表上的任何物體都被大氣所包圍，要地球外表上的任何物體都被大氣所包圍，要想研究真正的外表，尋求一個(gè)毫無污染源的想研究真正的外表，尋求一個(gè)毫無污染源的環(huán)境，是相當(dāng)因難的。環(huán)境，是相當(dāng)因難的。 但是，隨著近代超高真空技術(shù)的高速開展，但是，隨著近代超高真空技術(shù)的高速開展，為解決這一問題提供了良好的條件。為解決這一問題提供了良好的條件。1 58 真空在外表科學(xué)研究中的應(yīng)用真空在外表科學(xué)研究中的