第一章真空技術基礎

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1、第一章真空技術基礎本章主要內容：1.真空的基本知識2.真空的獲得3.真空的測量4.稀薄氣體的基本性質5.真空配件、檢測1§1-1氣體與真空Air,asagas,iscomposedofmoleculesthatyoucanimagineasroundelasticballs.Moleculesmoveinstraightlinesuntiltheycollidewithneighboringmoleculesorthecontainerwall.2THEATMOSPHEREISAMIXTUREOFGASESPARTIALPRESS

2、URESOFGASESCORRESPONDTOTHEIRRELATIVEVOLUMESGASSYMBOLPERCENTBYVOLUMEPARTIALPRESSURETORRPASCALNitrogenN27859379,000OxygenO22115821,000ArgonAr0.937.1940CarbonDioxideCO20.030.2533NeonNe0.00181.4x10-21.8HeliumHe0.00054.0x10-35.3x10-1KryptonKr0.00018.7x10-41.1x10-1Hydroge

3、nH20.000054.0x10-45.1x10-2XenonXe0.00000876.6x10-58.7x10-3WaterH2OVariable5to50665to665032.Pressure?P=F/A=nMvrms2/3NA?Itcomesfromthestrikingofgasmoleculesonthewalls.?PartialPressure4VAPORPRESSUREOFWATERT(OC)100250-40-78.5-196(BOILING)(FREEZING)(DRYICE)(LIQUIDNITROGE

4、N)P(mbar)1013326.40.136.6x10-410-245Pressuresofgases67VaporPressureofsomeSolids2.THEVACUUM·定義真空：低于一個大氣壓的氣體狀態(tài)?！跋鄬φ婵铡?，“絕對真空”?特點：壓強(Pressure)低，分子稀薄，分子的平均自由程長。電學特性輸運特性真空的性質可由壓強、單位體積分子個數(shù)、氣體的密度等表示8RelativePressureAbsolutePressure用“真空度”及“壓強”兩個參量來衡量真空的程度。帕斯卡（pascal）=1牛/米2，國

5、際單位制托（Torr）=133.322Pa=1/760atm單位，描述真空的獨特單位此外，mmHg、atm、bar等。Theonlyonewhichislegal92.PressureunitPaBarAtmTorr10.000019.869×10-67.501×10-310000019.869×10-17.501×1021013251.013251760133.320.0013331.316×10-31PressureunitPaBarAtmTorr105.WhyisaVacuumNeeded?1.Tomoveaparticle

6、ina(straight)lineoveralargedistance115.WhyisaVacuumNeeded?1.顆?？梢宰鲋本€運動2.為薄膜生長提供潔凈表面Atmosphere(High)VacuumContamination(usuallywater)Cleansurface126.真空的劃分粗真空105－102Pa:目的是獲得壓差vacuumcleaner,vacuum-filter，CVD低真空102－10-1Pa:氣體分子運動特征改變，電場下具有導電特征vacuum-bottle,vacuum-desiccato

7、r,vacuum-impregnation，Sputtering,LPCVD高真空10-1－10-6Pa:Evaperation,Ionsource超高真空＜10-6Pa：Surfaceanalysis，ParticlePhysics13§1-2稀薄氣體的基本性質1.Idealgasequation低壓狀態(tài)下，可用理想氣體的狀態(tài)方程（波義爾定律、蓋·呂薩克定律、查理定律）來描述，遵守麥克斯韋——玻爾茲曼分布。PV＝nmolRT=nmolecularkT=nMvrms2/3NAnmol=m/Mnmolecular=7.2*1022P

8、/T142.氣體分子的速度分布·麥克斯韋速度分布函數(shù)f（v）表示分布在速度v附近單位速度間隔內的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率15v＝f(T,M)163.三個重要速度表示·最可幾速度Vp：f(v)最大時的速度·平均速度Va·均方根速度Vrms174.平均自