真空技術基礎（一）FundamentalsofVacuumTechniques（I）一、Definition、Phenomena、CharacteristicsandApplications一般含義上真空通常指一個特定的空間區域，在此空間范圍內，氣壓低于一個大氣壓。自然條件下真空環境很普遍，但高度真空環境很少，如外層空間環境。人工真空的例子很多，如TorricellianVacuum。微觀層面看，真空最為顯著的特點是氣體分子數密度小。由此可以引申出一系列的力學、熱學、電學、光學和化學特性。這是真空技術的依據。真空的特點也反映出對真空現象認識的理論工具首先是氣體分子運動論。二、TheoreticalToolsforVacuumAnalysis1、BasicPropertiesofIdealGasA.分子看作無內部結構的質點；

B.分子間除散射外無相互作用；溫度不太低，壓強不太大時，實際氣體均可以看作IG處理；真空中的氣體借用IG模型非常適合；2、SomeHypothesesandResultsofIG基本假設：任何氣體均由大量微小的質點構成，單一氣體中這些質點完全相同，叫做氣體分子；分子永不停息的作無規則熱運動。分子除自身相互碰撞外，也與容器壁碰撞；分子的數量非常大，氣體宏觀性質是大量分子微觀性質的統計平均值，可以通過統計物理辦法計算得到。Avogadro’sLaw等體積的任何種類的氣體，同溫同壓下有相同的分子數；標準狀態下，1mol任何氣體分子的NA＝6.02×1023。StateEquationofIGDifferencebetweenGasandVapor氣體和蒸汽是真空技術中常見概念，兩者的區別不在于微觀結構，而在于其溫度是否是臨界溫度以上。氣體的臨界溫度是指這樣的溫度，當氣體高于臨界溫度，怎么壓縮都不可能液化。但通常我們以室溫（15～25oC）為標準，臨界溫度高于室溫的是蒸汽，低于室溫的是氣體。Pressure、MassandMassDensityofIGPressure:Mass:MaxwellVelocityDistribution在N個氣體分子中，分子熱運動速度介于v-v+dv的分子數目滿足：其中f（v）就是速度分布函數Maxwell速度分布率是關于氣體分子運動的一個重要規律，從圖中至少可以看出:相同的氣體，溫度越高，具有較高速度的分子數目越多，分布函數形狀平坦；同時可以理解，對于同溫度下不同的氣體，分子質量越大的其速度大的分子數目越少。除此之外，還有一系列的特征速度：最可幾速度：平均速度：均方根速度：ResultsofMolecularcollision：真空技術中，經常要關心的問題除了真空環境的氣壓外，氣體分子間的、氣體分子與容器壁、襯底材料等的碰撞狀況也是要考慮的重要方面。尤其是在薄膜材料的制備中，這個問題更加突出。不同的碰撞狀況將導致薄膜材料的結構、形貌、電學、光學等特性發生顯著的變化。相同分子間的碰撞次數：不同氣體分子碰撞次數：多種氣體分子間碰撞總次數：電子在電場中與氣體分子的碰撞次數：AnotherStatement：碰撞于固體表面的分子，飛離表面的方向與原方向無關，并按照與表面發現方向成角度θ的余弦分布。與氣體碰壁數相關的結論：1、碰撞數2、碰撞質量3、碰撞體積RelevantResults:1、真空中單位時間、單位面積蒸發的分子數目：2、蒸發率和飽和蒸汽壓的關系：ProblemsonGasMolecularMeanFreePath：一個氣體分子與其他氣體分子連續兩次碰撞間經歷的路程叫做分子的自由程；所有自由程的平均值叫做其他分子的平均自由程。就每一次的自由程而言，其數值差異很大。但是在外參量確定的前提下，大量統計的平均值是一定的。單一分子的平均自由程兩種氣體混合的平均自由程更一般的情況，有多種氣體混合：氣體或者真空環境中含有電子、離子的情況也是普遍存在的：RelationshipofGasMolecularMeanFreePathandTempe