1、真空技術及在電子材料與器件方面的應用真空的含義及特點  在真空科學中，真空的含義是指在給定的空間內低于一個大氣壓力的氣體狀態。人們通常把這種稀薄的氣體狀態稱為真空狀況。這種特定的真空狀態與人類賴以生存的大氣在狀態相比擬，主要有如下幾個根本特點：   1 真空狀態下的氣體壓力低于一個大氣壓，因此，處于地球外表上的各種真空容器中，必將受到大氣壓力的作用，其壓強差的大小由容器內外的壓差值而定。由于作用在地球外表上的一個大氣壓約為 10135N/m2，因此當容器內壓力很小時，那么容器所承受的大氣壓力可到達一個大氣壓。不同壓強下單位面積上的作用力，如表 1 所示。   2

2、真空狀態下由于氣體稀薄，單位體積內的氣體分子數，即氣體的分子密度小于大氣壓力的氣體分子密度。因此，分子之間、分子與其他質點如電子、離子等之間以及分子與各種外表如器壁之間相互碰撞次數相對減少，使氣體的分子自由程增大。  (3) 真空狀態下由于分子密度的減小，因此做為組成大氣組分的氧、氫等氣體含量 ( 也包括水分的含量 ) 也將相對減少。真空的這些特點、已被人們在豐富的生產與科學實驗中加以利用 不同真空狀態下的真空工藝技術  隨著氣態空間中氣體分子密度的減小，氣體的物理性質發生了明顯的變化，人們就是基 于氣體性質的這一變化，在不同的 真空狀態下、應用各種不同的真空工藝

3、、到達為生產及科學研究效勞的目的 。目前 ， 可以說 ， 從每平方厘米外表上有上百個電子元件的超大規模集成 電路的制造，到幾公里長的大型加 速器的運轉，從民用裝飾品的生產到受控核聚變、人造衛 星、航天飛機的問世，都與真空工藝技術密切相關。不同真空狀態下所引發出來的各種真空 工藝技術的應用概況如下所示。  不同真空狀態下各種真空工藝技術的應用概況 真空狀態 氣體性質 應用原理 應用概況  粗真空  105 103Pa  76010Torr 氣體狀態與常壓相比擬只有分子數目由多變少的變化，而無氣體分子空間特性的變化分子相互間碰撞頻繁 利用真空與大氣

4、的壓力差產生的力及感差力均勻的原理實現真空的力學應用 1. 真空吸引和輸運固體、液體、膠體和微粒；  2. 真空吸盤起重、真空醫療器械；  3. 真空成型，復制浮雕；  4. 真空過濾；  5. 真空浸漬。  低真空  103 10-1Pa  1010-3Torr   氣體分子間，分子與器壁間的相互碰撞不相上下，氣體分子密度較小 利用氣體分子密度降低可實現無氧化加熱利用氣壓降低時氣體的熱傳導及對流逐漸消失的原理實現真空隔熱和絕緣  利用壓強降低液體沸點也降低的原理實現真空冷凍真空枯燥 1. 黑色

5、金屬的真空熔 煉 ， 脫氣 、 澆鑄和熱處理  2. 真空熱軋、真空外表滲鉻；  3. 真空絕緣和真空隔熱；  4. 真空蒸餾藥物、油類及高分子化合物；  5. 真空冷凍、真空枯燥；  6. 真空包裝、真空充氣包裝；  7. 高速空氣動力學實驗中的低壓風洞  高真空 10-1 10-6Pa  10-310-8 Torr   分子間相互碰撞極少、分子與器壁間碰撞頻繁  氣體分子密度小  利用氣體分子密度小任何物質與剩余氣體分子的化學作用徽弱的特點進行真空冶金、真空鍍膜

6、及真空器件生產  1. 稀有金屬、超純金屬和合金、半導體材料的真空熔煉和精制；常用結構材料的真空復原冶金；  2. 純金屬的真空蒸餾精練；放射性同位素蒸發；  3. 難熔金疆的真空燒結；  4. 半導體材料的真空提純和晶體制備；  5. 高溫金相顯微鏡及高溫材料實驗設備的制造；  6. 真空鍍膜，離子注入膜一刻蝕等外表改性；  7. 電真空工業的電光管、離子管、電子源管、電子束管、電子衍射儀，電子顯微鏡、 x 光顯微鏡，各種粒了加速器、能譜儀、核輻射譜儀，中子管、氣體激光器的制造；  8. 電子束除氣、電子束焊接，

7、區域熔煉，電子束加 超高真空  10-1 10-6Pa  10-110-8Torr   氣體分子密度攝低與器壁磋撞的次敵極少致使外表形成單分子層的時間增長  氣態空間中只有固體本身的原子幾乎沒有其他原子或分子的存在。 利用氣體分子密度極低與外表碰撞極少，外表形成單一分子層時間很長的原理實現外表物理與外表化學的研究  1. 可控熱核聚變的研究；  2. 時間基準氫分子鏡的制作；  3 外表物理外表化學的研究；  4. 宇宙空間環境的模擬；  5. 大型同步質子加速器的運轉；  

8、6. 電磁懸浮式高精度陀螺儀的制作。  真空在電真空器件中的應用  由于各種電真空器件的工作原理是基于電場、磁場來控制電子在空間的運動借以到達放大、振蕩、顯示圖象等目的。因此防止電子與氣體分子間的碰撞，保證電子在空間的運動規律，防止發射熱電子的陰極氧化中毒，把電子器件內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，是絕對必要的。目前電真空工業中所生產的電真空器件主要有各種電子管 ( 整流管、發射管、收信管、速調管、行波管、磁控管、光電管等 ) ；各種離子管 ( 泵弧整流管、引燃管、計數管、閘流管、噪音管、雷達電線開關等 ) ；各種電子束管 ( 示波管、攝象管

9、、顯象管、 x 光管、變象管等 ) ；各種電光源管 ( 照明燈，光譜燈、儀器用燈等 ) 以及中子管、電子衍射儀、電子顯微鏡、 x 光顯微鏡，各種粒子加速器、質譜儀、核輻射譜儀、氣體激光器以及利用真空中電子束進行除氣、熔煉、區域提純、難熔金屬和介質的熔化和鉆孔，開槽切割、放射性同位素的蒸發，難熔金屬的焊接等許多方面。這些電子器件及工藝，在近代科學和近代大工業生產中所起的作用是不言而喻的。這里不再贅述。 文檔收集自網絡，僅用于個人學習  真空科學與航天技術密切相關的主要環節來至于空間的環境模擬，因為運載火箭、人造衛星、載人飛船、空間站、宇宙探測器以及航天飛機等各種空間飛行器，在

10、空間飛行的過程中、都是在宇宙的自然真空中進行的。因此他們除了直接的受到空間真空環境的影響外，還要受到太陽輻射、各種帶電粒子及溫度的影響。這些因素將造成材料性能的改變或損傷；儀器靈敏度的失靈，從而會破壞這些飛行器的工作，甚至會造成宇航員的傷亡。為此，在地面上建立模擬空間環境的宇宙空間模擬實驗裝置，是非常必要的。因為只有在各種飛行器上天之前通過地面的模擬實驗。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，才能確保飛行器及宇航員的平安。為了滿足這些要求，目前在地面上建立起的各種模擬裝置較多。 真空在加速器及受控核聚變中的應用  加速器是對粒子加速使被加速的粒子獲得高能源

11、的裝置，在加速器中能夠產生各種能量的電子、質子、氘、a粒子及其它重離子。利用這些粒子與物質的相互作用，還可以產生各種帶電和不帶電的次級粒子，如7粒子、中子、多種介子、超子、反粒子等。加速器產 生的粒子和射線已經用于核物理的研究以及醫療、工業、農業食品等部門。  為確保粒子與剩余氣體分子不發生碰撞散射現象、真空度必須到達保證粒子直線運動的要求，否那么不但會引起束流損失或粒子達不到高的能 量，而且也易發生真空絕緣不夠導致加 速器擊穿，使加速器不能處于正常工作狀態。表9是各種加速器的分類及它們所要求 的真空 度。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境污染。新能源的開發已經

12、提到日程，其中受控核聚變所產生的巨大能源的利用，就是最理想的一種。  目前，在這種新能源的開發上主要有兩種，一種是利用重原子核裂變為兩個輕原子核。在其裂變反響過程中所釋放出來的巨大的能量來發電、建立原子能發電站；另一種是利用兩個輕原子( 如氘、氚 )聚合成一個重原子核能釋放出來的巨大能量，這就是核聚變反響。利用這種反響所產生的能量，必須對反響過程加以控制，因此稱為受控核聚變。由于這種聚變的原料氘和氚的來源可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。  核聚變反響要求的溫度很高：1約為2億度，這樣高的溫度、只有像太陽那樣的恒星內部才能到達。在聚變反響中，如果氘氚中

13、含有雜質、這種超高溫是很難到達的。因此將核聚變裝置中抽到十分清潔的超高真空是必不可缺少的條件。通常要求的真空度在10-7 10-9Pa范圍內。 隨著科學技術的開展、特別是近年來計算機和微電子學、生物工程、材料科學、外表科學、航天和航海工程等高技術科學的開展，對真空科學要求越來越高。真空科學做為這些高技術開展不可缺少的技術必將起到更加重要的作用。例如，在目前微電子學及其納米級電子材料和元器件的開展中。對真空系統不僅要求采用高真空、超高真空和真空氣氛清潔無油，而且要求耐腐蝕、耐粉塵。 為了適應這些要求，在真空獲得設備中制造各種于式泵、耐腐蝕泵，進一步開展磁懸浮式分子泵和能夠防止強磁場及等離子體對渦輸分子泵金屬轉子產生渦流發 熱的用陶瓷做成轉子的新型