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更多相关文档免费下载请登录:文档库真空技术物理范畴与应用本文档由【中文word文档库】提供，转载分发敬请保留本信息；中文word文档库免费提供海量范文、教育、学习、政策、报告和经济类word文档。ahref='文档/a（一）真空技术物理的研究内容真空科学与技术作为独立的科学体系是从20世纪初开始的。当时由于电子器件，原子能，航天技术对真空环境的需求，极为迫切，从而大大的推动了这一技术的发展。除了作为获得，检测，真空系统及其元件等产品的自身发展借以配合许多科学创新的条件和手段外，由于现代科学技术的相互交叉与渗透，又极大的丰富了真空科学与技术的内涵。尤其是“超高真空”，“超清洁表面”的出现，揭示了自然界中许多新颖的现象和规律，其中纳米技术的发展就是很好的例证。什么是真空这门科学的理论范畴，要搞清楚这个问题，首先不能离开真空技术的基础内容．从事真空技术工作的人都知道，一个典型真空设备的主要部分如图所示．它包括容器(是气体来源)、真空泵(抽气手段)、真空规(检测真空度的工具)、真空管道（气体流动通路）、真空阀门等部分。更多相关文档免费下载请登录:更多相关文档免费下载请登录:文档库要想使容器成真空状态，就要遇到抽气手段和气源这一矛盾．一方面要用真空泵来抽出容器内的气体分子以降低容器内的气体压强，另一方面容器本身由于各种原因(如脱附、解溶、渗透、漏孔等等)，源源不断地放出气体分子．可见真空技术的本质就是要用抽气手段战胜气源，从而使矛盾向压强降低方向转化．地面上要实现真空环境，就要用容器壁包围一个特定的空间，所以实现真空的过程不外乎和空间、器壁两个主要因素打交道．图表示气体分子空间—器壁系统中运动的过程．在真空系统中．气体分子的运动无非是由空间到器壁，再由器壁到空间，或者不断循环：或者中止于某个状态．所以，研究真空的理论主要就是研究气体分子运动的空间过程和器窒过程．大约可以分为如下几个研究部分：(一)分子运动论这部分主要研究空间气体分子之间碰撞，或气体分子与器壁之间碰撞时的运动规律．由浅人深分别三种情况：(1)平衡态：大量气体分子的微观运动在宏观(整体)上所表现出来的物理性质，如能量(表现为气体温度)、动量(表现为气体向一定方向流动)、质量(表现为气体密度)在空间均匀分布时的情况．所以这是因素最简单、运动规律最基本的情况．(2)非平衡杰：上述宏观物理量不均匀，即温度、密度、流速在空间各个位置上不一样时的情况．(3)超出理想气体假设，超出经典统计规律之外更复杂的某更多相关文档免费下载请登录:文档库些实际问题．(二)流动在气体来源和抽气手段同时存在时，气体就要作定向集群(整体)流动．这种非平衡态情况在真空技术中十分普遍，是真空技术中一个重要的内容．流动理论主要研究不同几何形状的容器或管道对流动的阻力，因此它既与空间有关，也与器壁有关．最初，流动理论主要讨论稳态流以及器壁与气体分子之间作简单碰撞的情况．随着真空技术的进步，关于非稳态流、壁面有吸附作用的分子流以及分子束流效应等理论有了很大的发展．以上这两部分是研究气体分子运动空间过程的理论基础．(三)真空中的热力学问题真空中各种气相与凝聚相之间的相变和化学变化过程，如蒸发和凝结、分解、表面热化学反应、吸气和出气等，是真空中气体分子动器壁过程的各种基本表现，具有相似的理论原理．研究它们达到平衡时的状态及过程进行的速率，在真空技术中有着重要的实际意义．(四)真空中的表面现象目前，超高真空的重要理论内容是研究气体分子与器壁表面的相互作用，它在气源和抽气手段两方面都有许多发展和应用．表面现象，按过程进行的方向来分有吸附和脱附；按粒子的性质来分有中性粒子和带电拉子，热运动能量粒子和荷能粒子．更多相关文档免费下载请登录:文档库(五)溶解和扩散该理论可研究气体分子渗入器壁内部的过程．在真空技术中除了讨论某些吸气过程以外，主要是研究气源问题，如出气和渗透观象．以上这三部分是研究气体分子运动的器壁过程的理论基础．（二）真空科学与技术的分支学科划分目前“真空科学与技术”包括了诸多的学科分支，下表给出了“国际真空科学技术与应用协会（IUVSTA）的划分方法及其分支学科的内容。”真空科学与技术的分支学科分支学科分支学科的内容经典真空技术真空获得，测量，检漏，真空系统及元件。真空冶金真空熔炼铸造，真空脱气铸造，真空热处理，真空焊接，真空还原蒸留炭化，单晶体制备，表面处理。等离子体科学与技术等离子体在磁控溅射，离子镀等设备的应用。等离子体化学气相沉积，高纯度单晶薄膜制备，等离子体显示器件。薄膜科学与技术真空蒸发镀，真空溅射镀，真空离子镀，化学气相沉积。电子材料和加真空电子器件，半导体材料，光电材料，敏感更多相关文档免费下载请登录:文档库工工艺材料，薄膜电子材料，薄膜材料，智能材料，沉积加工工艺，外延生长技术，掩膜和刻蚀等。表面科学固体表面电子结构，原子结构的研究，超高真空扫描隧道显微镜，表面性能测试。应用表面科学紫外光电子能谱分析离子中和谱、X光电子能谱等表面分析仪器。纳米科学与技术纳米材料的制备，纳米生物学，纳米机械与纳米动力学，纳米电子学，纳米医疗。（三）真空技术的主要应用领域A、不同真空状态下的真空工艺技术随着气态空间中气体分子密度的减小，气体的物理性质发生了明显的变化，人们基于气体性质的这种变化，在不同的真空状态下应用各种不同的工艺方法，达到各种不同的生产目的，就是真空应用技术中所研究的主题。目前，可以说，从每平方厘米表面上有上百个电子元件的超大规模集成电路的制作，到几公里长的大型加速器的运转，从受控核聚变到人造卫生和航天器的宇宙飞行，直至许多民用装饰品的生产，无一不与真空技术密切相关。真空科学的应用领域很广，目前已经渗透到车辆、土木建筑工程、机械、包装、环境保护、医药及医疗器械、石油、化工、食品、光学、电气、电子、原子能、半导体、航空航天、低温、专用机械、纺织、造纸、农业、民用工业以及近年来得到迅速发更多相关文档免费下载请登录:文档库展的表面科学与纳米科学等工业部门和科学研究工作中。现就其主要的几个部门简述如下：下表是不同真空状态下，根据气体性质的不同所引发出来的各种真空工艺技术的应用概况。不同真空状态下各种真空工艺技术的应用概况真空状态常用真空泵和规应用原理应用概况低真空105~102（Pa）760~1（Torr）机械泵U型压力计电火花检漏仪利用真空与大气的压力差产生的力及压差力均匀的原理实现真空的力学应用1、真空吸引和输送固体、液体、胶体和微粒；2、真空吸盘起重、真空医疗器材；3、真空成型，复制浮雕；4、真空过渡；5、真空浸渍。中低真空102~10-1（Pa）1~10-3（Torr）机械泵罗茨泵热偶真空计热阻真空计利用气体分子密度降低可实现无氧化加热，利用气压降低时气体的热传导及对流逐渐消失的原理实现真空隔热和绝缘。利1、黑色金属的真空熔炼、脱气、浇注和热处理。2、真空热扎、真空表面渗铬；3、真空绝缘和真空隔热；4、真空蒸馏药物、油类及高分子化合物；更多相关文档免费下载请登录:文档库用压强降低液体沸点也降低的原理实现真空冷冻真空干燥。5、真空冷冻、真空干燥；6、真空包装、真空充气包装；7、高速空气动力学实验中的低压风洞。高真空10-1~10-5（Pa）10-3~10-7（Torr）扩散泵吸附泵热阴极电离规冷阴极电离规吸气剂离子泵利用气体分子密度小任何物质与残余气体分子的化学作用微弱的特点进行真空冶金、真空镀膜及真空器件生产。1、稀有金属、超纯金属和合金、半导体材料的真空熔炼和精制；常用结构材料的真空还原冶金；2、纯金属的真空蒸馏精炼；放射性同位素蒸发；3、难熔金属的真空烧结；4、半导体材料的真空提纯和晶体制备；5、高温金相显微镜及高温材料实验设备的制造；6、真空镀膜、离子注入、膜—刻蚀等表面改性；7、光电真空工业的光电管、离子管、电子源管、电子束管、电子衍射仪、电子显微镜、X光显微镜、各种粒子加速器、能谱仪、核辐射谱仪、中子管、气体激光器的制造；8、电子束除气、电子束焊接、区域熔炼、电子束加工。超高真空＜10-5（Pa）＜10-7（Torr）扩散泵加冷阱涡轮分子泵低温泵磁控规改进型电离规利用气体分子密度极低与表现碰撞极少，表面形成单一分子层时间很长的原理，实现表现物理与1、可控热核聚变的研究；2、时间基准氢分子镜的制作；3、表面物理表面化学的研究；4、宇宙空间环境的模更多相关文档免费下载请登录:文档库冷冻升华泵表现化学的研究。拟；5、大型同步质子加速器的运转；6、电磁悬浮式高精度陀螺仪的制作。B、真空在输运、吸引、起吊及真空造型等设备中的应用真空输运、吸引及起吊设备，都是利用真空与大气空间存在压力差所产生的力来做功的。由于这种机械能存在着压强处处均匀的特点，因此可绝对密实地施加工到任何形状的平面上。目前，这些真空设备大多用在吸鱼、粮食、面粉、煤粉、烟草、水泥、泥浆、纸浆、粉状矿物、粉状化工厂产品，水泥地板、预制板、机场及公路水泥路道的快速吸干、车间起吊、机床夹具，玻璃装运，吸乳、吸尘、吸痰、吸胸膜积水、脓液、吸肠以及吸引原子弹爆炸所产生的辐射尘埃等生产作业中。这些设备均具有结构简单，易于操作维护、运输，起吊吸引过程中无振动，生产效率高，运送易损坏物件安全可靠，对环境无污染等特点。因此具有广阔的应用范围和前景。真空造型也是利用压差力的一个重要方面，近年来在立体军用地图、盲人书籍、示数模型、高级陶瓷、混凝土予制件、电冰箱洗衣机板件、玩具、复制浮雕和文物、行波管和返波管中的细旋支住成形、质谱仪中分析室以及微波系统的波导制作方法，都广泛的采用了这一技术。真空力学应用的另一个领域是真空过滤和真空浸渍。目前化工、制糖、水泥等工业部门已开始大量采用的连续真空过滤，很容易将粘度大的悬浮液利用压差力的作用，通过微细筛孔而将其悬浮液中的液体与固体分离。在染料工业中利用真空过滤法可以大量节省棉布。真空浸渍是把片状或纤维状的疏松物质，进行先抽真空，再在液体中浸渍充填一些新的物质的一种新型工艺。这种工艺用在含油轴承、鱼网纤维、皮革、非电解电容、变压器、电动机定子线圈等产品上已经显著的提高了产品质量。此外，这更多相关文档免费下载请登录:文档库种工艺对疏松劣质木材进行聚脂树脂浸渍，对铅笔木进行蜡类浸渍使其改变原有的天然性能达到化劣质为优质的目的，并已达到了预期的效果。C、真空在光电器件中的应用由于各种真空器件的工作原理是基于电场、磁场来控制电子在空间的运动借以达到放大、振荡、显示图象等目的。因此，避免电子对气体分子间的碰撞，保证电子在空间的运动规律，防