真空的四个等级

2022/06/15

为了研究真空和实际应用的方便，常把真空划分为粗真空、低真空、高真空和超高真空四个等级。随着真空度的提高，真空的性质将逐渐变化，并经历由气体分子数的量变到真空质变的过程。

（1）粗真空（10⁵～10²Pa）

在粗真空状态下，气态空间的特性和大气差异不大，气体分子数目多，并仍以热运动为主，分子之间碰撞十分频繁，气体分子的平均自由程很短。通常，在此真空区域，使用真空技术的主要目的是为了获得压力差，而不要求改变空间的性质。电容器生产中所采用的真空浸渍工艺所需的真空度就在此区域。

（2）低真空（10²～10^-1Pa）

在低真空状态下，每立方厘米内的气体分子数为1018～1018个。气体分子密度与正常大气压有很大差别，气体中的带电粒子在电场作用下，会产生气体导电现象。这时，气体的流动也逐渐从黏稠滞流状态过渡到分子状态，这时气体分子的动力学性质明显，气体的对流现象完全消失。因此，如果在这种情况下加热金属，可基本上避免与气体的化合作用，真空热处理一般都在低真空区域进行。此外，随着容器中压强的降低，液体的沸点也大为降低，由此而引起剧烈的蒸发，而实现所谓"真空冷冻脱水"。在此真空区域，由于气体分子数减少，分子的平均自由程可以与容器尺寸相比拟，并且分子之间的碰撞次数减少，而分子与容器壁的碰撞次数却大大增加。

（3）高真空（10^-1~10^-6 Pa）

在高真空状态下，气体分子密度更低，容器中分子数很少。因此，分子在运动过程中相互碰撞很少，气体分子的平均自由程已大于一般真空容器的线度，绝大多数的分子与器壁相碰撞。因而在高真空状态蒸发的材料，其分子（或微粒）将按直线方向飞行。另外，由于容器中的真空度很高，容器空间的任何物体与残余气体分子的化学作用也十分微弱。在这种状态下，气体的热传导和内摩擦已变得与压强无关。

（4）超高真空（<10^-6 Pa）

在超高真空状态下，每立方厘米的气体分子数在100个以下。分子间的碰撞极少，分子主要与容器壁相碰撞。超高真空的用途之一是得到纯净的气体，其二是获得纯净的固体表面。此时气体分子在固体表面上是以吸附停留为主。

利用真空技术可获得与大气情况不同的真空状态。电子材料、电子元器件和半导体集成电路的研制和生产与真空技术有着密切的关系。真空技术已广泛用于工业生产、科学实验和高新技术的研究等领域。